本校創始於民國四十七(1958)年八月,因當時東海大學教職員工子弟求學不便,遂由東海大學校長吳德耀博士、教授徐復觀、梁容若、張佛泉等十五位先生發起而創辦成立。創辦人吳德耀教授等稟承倫理、民主、科學之崇高理想辦學,以培育具有健全人格之學子為宗旨,且創辦人中多數為基督教信仰者,乃命名本校為「懷恩初級中學」。
「懷恩」二字寓有寄望教養學子能感念「父母養育、師長教誨、國家培育及上帝造化」之恩,進而完成傳承創新,賡續再造之使命。六十年來稟承此種崇高之辦學目標,堅持有教無類,作育國家青年之精神積極辦學,深受學生家長、地方仕紳的認同與支持。
本校第一任校長徐蕙英女士在極為艱難的狀況下創業,任職一年即交棒;嗣後2~4任校長均短暫任職,參與草創。民國五十年八月田振聲校長接續第五任,他費盡苦心經營,兢兢業業、全力以赴,在篳路藍縷中以智慧領導辦學,獲得全體教職員工支持及家長鼎力協助,終能成為中部名校,培育近萬名校友,在社會各行各業均有傑出的表現。後蒙前董事長盧精華先生及東海大學董事會等積極奔走、斡旋,終使懷恩中學於八十六年八月五日回歸東海大學。
民國八十八年八月溫水柳校長到任,基於家長、社會各界賢達之稱譽,一再敦促建議增設高中部,俾利於懷恩之教育精神傳統能擴大為國家培育更多人才。因此努力向教育部申設高中部,並於八十九年四月十三日奉准由「私立懷恩國民中學」改制為「台中市私立懷恩高級中學」,自八十九學年度起核准正式招生,學制有國中部及高中部。此外,並積極籌募興建新校舍,先後於八十九、九十一年完成一、二期新建工程。從九十一年一月十一日起,校名經教育部核定為「私立東海大學附屬高級中學」,高、國中每年級各六班,全校共三十六班,學生人數1800餘人。本校成為東海大學附屬中學之後,東海大學便成為全國唯一由幼稚園、小學、國中、高中、大學乃至研究所皆備之K〜PhD一貫教育學園。
民國九十五年八月張玉成校長到任,秉持董事會之決策,積極研擬轉型發展,訂定實驗計畫書,於民國九十五年十一月三十日陳報教育部,並於九十七年二月二十七日奉准自九十七學年度轉型變更為「私立東海大學附屬實驗高級中學」,進行(一)附中、附小整合為一校,採K~12整體規劃,使學制得以連貫;(二)研發多元增能實驗課程,提供學生適性、優質及多元智慧的學習環境,激勵開發潛能,以提升學習效能。並於民國九十九學年完成學生宿舍興建,提供遠地學生住宿服務。
民國九十九年八月東海大學陳世佳副教授代理本校校長,賡續推動實驗計畫,進行附中、附小行政組織及各項校務整合規劃,同時導入大學部各項教育資源,落實東海K〜PhD一貫學園之教育藍圖。民國一百年八月葉麗君校長到任,完成附中、附小及附幼之行政組織整合,並配合大學部更名為「東海大學附屬實驗高級中學」,完成階段性任務後交棒;民國一百零一年八月東海大學陳世佳副教授再次代理本校校長,帶領學校獲得教育部優質高中之認證。
民國一百零二年八月鍾興能校長到任,配合東海大學「綠色博雅」的教育理念,推動教師專業發展,培育學生多元智能,期盼全體師生全心、全力及全面提升學校行政及教學各方面之品質及品味,並以道德為核心價值,經營附中成為優質、深具特色的學校。
民國一百零六年八月本校更名為「財團法人東海大學附屬高級中等學校」,目前高中部十八班、國中部二十一班、小學部三十班,幼兒園六班,學生人數共約二千九百餘人。本校以「精緻」、「卓越」、「溫馨」、「創新」為校訓,用以培育各盡其才的新國民,極獲各方好評。今後仍賴全校師生同心協力,配合東海大學校園整體發展計劃,發展成一所現代化精緻的高級中學。