长兴县太湖高级中学前身为长广高级中学,始创与1971年。时为浙江省唯一煤炭工业基地的长广煤炭公司为解决矿区职工子弟就地读高中而办的,初以高中班的形式分别附设在长广牛头山矿区学校和长广煤山矿区学校,1973年又在长广独山矿区学校开设了高中班。1976年3月,长广公司给这三所学校分别定名为长广一中、长广二中、长广三中,均为完中。随着矿区生产的调整和人员的变化,1976年长广三中的高中部撤销,并入长广二中。1995年,长广二中的高中部撤销,并入长广一中。1999年依据长广公司战略转移的决定,长广一中高中部整体搬迁长兴雉城镇,设立独立的长广高级中学,与原先再此的办学的长广煤炭技工学校合署办学,实行两块牌子,一套班子的管理体制。
1999年成立长广高级中学后,长广党校、长广职工培训中心先后撤离,学校归长广教育处管理,为副处级单位。2004年长广技校停办。
2006年3月,根据浙江省人民政府决定,长广教育建制脱离企业,移交地方,长广高中遂成为长兴县直属公立高中。又经县人民政府批准,于同年6月,改名为长兴县第三中学。
2012年8月根据县人民政府《长兴县人民政府关于同意建成区中小学命名调整的批复》(长政发[2012]49号)文件精神,学校改名为长兴县太湖高级中学。
2013年7月,学校整体搬迁至新校区。新校区位于开发区白溪大道10号。