三溪中學（原瞿溪中學）創建于1956年9月。當時，學校定名為“永嘉縣**初級中學”，是一所重點初中。次年，藤橋中學和澤雅中學并入本校。1958年秋，原永嘉縣甌江南岸的三溪、永強等片區劃歸溫州市管轄，學校隨之更名為溫州市瞿溪中學，為溫州市直屬學校。1971年創辦高中部，成為一所完全中學。1978年秋，三溪區的潘橋、郭溪、婁橋等鄉附設高中班并入本校，隨之成為三溪區唯一的一所完全中學。1982年甌海建縣，學校更名為甌海縣瞿溪中學。1983年原三溪區六所初中的教學工作劃歸本校管理和指導，學校隨之更名為甌海縣三溪中學。1986年，由著名愛國華僑楊益盈等人捐資興建的瞿溪華僑中學落成，初、高中分離，初中由瞿溪華僑中學招生，我校單設高中，成為三溪片唯一的一所普通高級中學。1992年，甌海撤縣改區，學校改名為甌海區三溪中學。

校園內教學區、活動區、生活區布局合理。教學區有教學樓、實驗樓、圖書樓、行政辦公樓和“琦君文學館”。教學樓內所有教室都配有多媒體設施，有按省三級重點高中標準要求設置的勞、音、美、史、地、選修等專用教室和電腦室。實驗樓內設置有語音室、多媒體階梯教室、科技小發明小創造活動室和按標準要求配置的理化生實驗室、儀器室、準備室。圖書樓內設有課件制作室、電子視聽閱覽室、學生閱覽室、選修教室。圖書館藏書6萬冊，生均51冊，報刊種類260種，工具書、教學參考書370余種。“琦君文學館”內陳列著享譽海內外的散文作家琦君（潘希真）女士畢生創作的50多部作品和她參加文學活動的珍貴資料，為師生開展文學社團活動和研究性學習提供了得天獨厚的資源。由著名愛國僑胞葉國星先生捐資建造的“國星天文臺”高高矗立，成為師生觀察天象探索宇宙奧秘的空中窗口。生活區內有按標準配備了相應內部設施，可供800位學生住宿的學生宿舍。有可供900位師生用膳的寬暢、潔凈的餐廳。運動區內有300米環形跑道、110米直道的田徑場，6個籃、排球場，另有建筑面積2465m2的體育館，館內各類體育設施齊全。學校已建成較為完善的校園計算機網絡系統并建成了瑞博平臺、廣播系統、閉路電視系統、通訊系統，學校建有自己的網站。

建校50多年來，學校經歷風雨變遷，始終堅持以國家的教育方針為指南，為社會培養了大批有用人才，至今已培養初中畢業生7000余人，高中畢業生10000余人。近幾年來，學校立足實際，堅持“以德立校、科研強校、規范治校、育人為本、全面發展、特色顯明”的辦學指導思想，認真落實素質教育和新課程計劃的實施方案，遵循“立德、立志、求實、求新”的校訓，提出了“以人為本、德育為先、特色辦學、和諧發展”的教育理念，以“師資四優、設施兩實、環境四美、管理四化、教學四高、學生五會”的為總體奮斗目標，取得了顯著成效。2003年6月通過了溫州市重點高中督導評估，成為溫州市重點中學。2006年通過浙江省三級重點中學督導評估，成為省三級重點高中。同時分別被授予溫州市文明單位、市行規達標學校，區“平安校園”、區先進黨支部、區教育系統先進單位，市科普教育特色學校等榮譽稱號。