長沙市實驗小學創建于1905年，始稱湖南官立初等小學堂。創辦百年，九易校名。
1983年12月27日，長沙市介紹長政字[1983]74號文件通告，收回原東區順星橋小學作為長沙市教育局直接領導的實驗學校。1984年6月23日，長沙市教育局長教字[1984]91號文件根據市介紹長政辦[1983]74號文件的決定，將東區順星橋小學收歸市教育局直接管理，作為全市小學教育的實驗基地，并決定自1984年7月1日起，更名為長沙市實驗小學。
1989年5月16日，市編字[1989]第81號文件明確長沙市實驗小學為副科級事業單位。1996年5月30日，長編辦發[1996]30號文件明確長沙市實驗小學為正科級全民事業單位。
2006年8月，根據長沙市委市政府對全市學校布局調整的規劃，在長沙市教育局統一部署下，學校從芙蓉區蔡鍔路順星橋38號整體搬遷至岳麓區含光路八方小區D區，以全新的面貌出現在鐘靈毓秀的麓山湘水之間。
學校新校區占地2.1萬平方米，教學樓、科技樓、辦公樓和生活樓六棟建筑與200米的環型跑道、3500平方米的塑膠運動場合理布局，植物花木50余種綠化覆蓋，園林式亭廊點綴其間。辦學規模為24個教學班，可以容納約1200人就讀。現有19個教學班，學生948人，教職員工44人。其中特級教師1人、中學高級教師4人、小學高級教師33人。
學校以“敦品礪學，立志成才”為校訓；以“為學生終身發展奠基”為辦學理念。力求通過打造團隊的管理目標：規范＋特色，教師發展目標：敬業＋專業，學生發展目標：全面＋特長，以達到“省內，全國知名”的辦學目標。
學校是“中國教育學會團體會員單位”、“中科院現代小學數學實驗基地和示范學校”、“教育部基礎教育課程改革湖南師范大學研究中心的實驗學校”、“湖南省紅領巾示范學校”、“長沙市示范性學校”、“長沙市現代教育技術實驗學校”、“長沙市數學教學專業委員會理事單位”。