Nuo 1572 metų pradėta skaityti logikos paskaitas, vėliau imta mokyti matematikos, teologijos, hebrajų kalbos.

1757 metais, po sunkaus karų, okupacijos ir marų šimtmečio, jėzuitų kolegija prie Vilniaus Universiteto buvo pertvarkyta į kilmingųjų kolegiją (collegium nobilium). Ji įsikūrė vėliavininko Kazimiero Šiškos jėzuitams padovanotame žemės sklype ir namuose, esančiuose prie šv. Kazimiero bažnyčios ir vienuolyno.

1773 metais, paskelbus jėzuitų ordino panaikinimą, buvę kolegijos pastatai sunyko, o vėliau caro valdžios buvo atiduoti kareivinėms.

1918 metais, Vilniaus vyskupui Jurgiui Matulevičiui pavedus, vokietis jėzuitas Friedrichas Muckermanas pradėjo paruošiamus jėzuitų gimnazijos atkūrimo darbus.

1919 metais balandžio mėnesį, lenkams išvijus bolševikus, prie šv. Kazimiero bažnyčios įsikūrė Lenkijos provincijos jėzuitai.

1921 metais senuose kilmingųjų pastatuose jie atidarė jėzuitų berniukų gimnaziją. Pirmaisiais metais ją lankė 135 moksleiviai.

1938 / 1939 mokslo metais gimnazijoje mokėsi 580 gimnazistų. Lietuvai atgavus Vilnių, jėzuitų generolo V. Leduchovskio dekretu gimnazija perduota Lietuvos jėzuitų provincijolo jurisdikcijai.

1939 / 1940 metais Vilniaus jėzuitų gimnazija veikė kaip Kauno jėzuitų gimnazijos filialas, kol sovietų okupacinė valdžia ją uždarė. Pokario metais jėzuitų gimnazijos patalpose atidaryta Vilniaus pirmoji berniukų gimnazija, vėliau pertvarkyta į A. Vienuolio vidurinę mokyklą.

1982 metais mokykla pradėta rekonstruoti. Darbai pradėti ir nebaigti.

1994 metų lapkričio 11 d. Vilniaus miesto valdyba pastatus sugrąžino tikriesiems šeimininkams. Tą patį mėnesį susikūrė gimnazijos steigimo iniciatyvinė grupė.

1995 m. vasario mėnesį Lietuvos jėzuitų provincijolas kun. J. Boruta SJ kreipėsi į Vilniaus arkivyskupą metropolitą A. J. Bačkį prašydamas sutikti atkurti gimnaziją.

1995 m. birželio 19-osios dekretu Vilniaus arkivyskupas metropolitas pritarė sumanymui. Moksleiviams gimnazija duris vėl atvėrė 1995 metų rugsėjo 11 dieną. Mokslo metus pradėjo 336 moskleiviai ir 54 mokytojai. Sukomplektuotos 5 - 11 klasės.

Nuo 1996 metų rugsėjo 1 d. gimnazijos 9 klasei suteiktas humanitarinio profilio pirmosios gimnazijos klasės statusas. Sustiprintu lygiu pradėta mokyti lietuvių, vokiečių ir anglų kalbų.

1996 / 1997 mokslo metais išleista pirmoji abiturientų laida. Nuo 1997 metų rugsėjo 1 d. Lietuvos Respublikos švietimo ministerijos kolegija Vilniaus jėzuitų gimnazijos 9 klasei suteikė realinio profilio pirmosios gimnazijos klasės statusą. Švietimo ir Mokslo ministro įsakymu Nr. 760 (1999 06 11) ir provincijolo t. A. Saulaičio SJ dekretu Nr. 1 (1999 08 31) nuo 1999 m. rugsėjo 1 d. mokyklai suteiktas realinio ir humanitarinio profilio gimnazijos statusas.

2000 metais Vilniaus jėzuitų gimnazija švenčia 430-uosius jubiliejinius metus.
2005 metų rugsėjo mėn. Vilniaus jėzuitų gimnazija šventė 10 metų atkūrimo jubiliejų. Buvo surengta tarptautinė mokslinė konferencija "Jėzuitų švietimas:praeitis ir dabartis". Lietuvos Nacionalinėje filharmonijoje vyko iškilmingas mokinių koncertas.