學校創辦于1986年9月29日，原名“福建省廈門師范學校第二附屬小學”，歸屬廈門師范學校管理，是廈師的實習基地之一。當年學校規模為12個教學班。學校地處廈門島東部新區的繁華地帶——蓮花新村，占地7676平方米，總建筑面積4982平方米。1987年，原郊區學校后埔小學即將劃歸湖里區管理，而后埔小學的五個班級約150名學生家住呂厝村，呂厝村劃歸開元區管轄。經廈門市教育委員會研究決定，呂厝村師生劃歸廈師二附小，暫作為二附小分校。1991年9月，分校師生并入蓮花小學。

由于廈門師范學校停辦，2002年6月26日，經市政府批準，學校更名為“廈門第二實驗小學”，依然歸屬廈門市教育委員會直接管理。2004年1月1日，根據“中共廈門市委、廈門市人民政府關于調整部分事權與財政體制的通知”要求，學校下放思明區管理，學校歷史也進入另一個嶄新的階段。

廈門第二實驗小學堅持“以美育人，全面發展”的辦學理念，按照“整體優化，科研先行”的改革思路，構建“以美輔德、以美啟智、以美健體、以美促勞、以美樂群、以美揚長”育人模式，走“依法治校、以德理校、科研興校、質量立校、特色顯校”發展道路，突出了“以人格塑造人格，以品德化育品德，以素質提高素質”這一主題，形成了“藝術教育、生活德育”辦學特色。

學校堅持“質量立校，科研興校”的改革之路，以科研帶動教研，以科研促進課改。學校結合《誘導小學生走進民族音樂的研究與實踐》和《校本課程的研究與開發》《閩南文化進課程的研究與開發》《小學生學習質量監控的研究》等國家級和省市級科研課題的研究，對課改中一些熱點問題進行卓有成效的探索，開展了“家長與課改同行”的一系列教學活動，取得可喜的成績。幾年來，學校迎來教育部調研組和國家、省、市各路學者、同行的多次調研，課改實驗成效得到充分肯定。《中國教育報》特別報道了該校“家長與課改同行”這一有意義的首創舉措。