ปีการศึกษา 2494 กระทรงศึกษาธิการมีโครงการสร้างโรงเรียนฝึกหัดครูอีกแห่งหนึ่งที่ตำบลพญาไท เขตดุสิต พระนคร ต่อมาเนื่องจากสภาพความจำเป็นเกี่ยวกับสถานที่เรียนของนักเรียนมัธยมไม่เพียงพอ กระทรวงศึกษาธิการจึงโอนโรงรียนที่กำลังก่อสร้างนี้ให้เป็นโรงเรียนมัยมของกรมวิสามัญศึกษา เรียกชื่อไม่เป็นทางการ ว่า “โรงเรียนรางน้ำ” และย้ายนักเรียนจำนวน 57 คน ที่คุรุสภาส่งไปฝากเรียนที่โรงเรียนวัดราชาธิวาส ไปเรียนที่
โรงเรียนรางน้ำเมื่อวันที่ 20 ธันวาคม 2494 ต่อมาปีการศึกษา 2494 ม.ล.ปิ่น มาลากุล รัฐมนตรีว่าการกระทรวงศึกษาธิการสมัยนั้นตั้งชื่อโรงเรียนอย่างเป็นทางการว่า “โรงเรียนศรือยุธยา” มีนายพงษ์ แสงทอง
เป็นครูใหญ่คนแรก ในปีดียวกันก็มีนักรียนหญิงอีกจำนวนหนึ่งข้าไปเรียน จึงแยกเป็น “โรงเรียนศรีอยุธยา (ชาย)“
และโรงเรียนศรีอยุธยา (หญิง)” และกรมแต่งตั้งให้นางสาวเศวต จึงเจริญ เป็นครูใหญ่โรงเรียนศรีอยุธยา (หญิง)

ครั้นต่อมาเมื่อวันที่ 1 กรกฎาคม 2496 กรมวิสามัญศึกษาได้ส่งนักเรียนชายที่ไม่มีที่เรียนและคุรุสภา รับไว้ ตั้งแต่ชั้น ม.1-ม.6 ไปเพิ่มขึ้น จนสถานที่คับแคบ กระทรวงศึกษาธิการจึงได้จัดหาซื้อที่ดินของเอกชน มรดก
ของพระยาเพชปราณี จำนวน 3 แปลง รวมเนื้อที่ 22 ไร่ 1 งาน 44 ตารางวา เพื่อแยกโรงเรียนและเริ่มก่อสร้าง
เมื่อวันที่ 16 เมษายน 2497 และย้ายนักรียนชายจากโรงเรียนศรีอยุธยาเข้าเมื่อวันที่ 15 เมษายน 2498
ให้ชื่อโรงเรียน เป็นทางการว่า “โรงเรียนสามเสนวิทยาลัย” และแต่งตั้งนายทิม ผลภาค เป็นครูใหญ่คนแรก

เพื่อที่จะให้นักเรียน ครู-อจารย์ นักรียนเก่า ตลอดจนผู้ปกครองนักเรียนของโรงเรียนสามเสนวิทยาลัยได้ระลึกละมองห็นความสำคัญของโรงเรียน ผู้อำนวยการโรงเรียนหลายท่านมีความเห็นว่าควรที่จะจัดงานวันที่ระลึกโรงเรียนขึ้น หากจะกำหนดเอาวันที่ 15 เมษายน (วันที่ 15 เมษายน 2498 เป็นวันที่โรงเรียนได้รับ
การตั้งชื่ออย่างเป็นทางการว่า “โรงเรียนสามเสนวิทยาลัย” เป็นวันที่ระลึกของโรงเรียน ก็ไม่สะดวกในการจัดและการนัดหมายต่าง ๆ ในสมัย อาจรย์เจือ หมายจริญ ดำรงตำแหนผู้อำนวยการ ได้มีการปรึกษากันในเรื่องนี้อย่างจริงจัง จากทุกฝ่าย ด้วยหตุผลที่ถือว่านักเรียนนองค์ประกอบที่สำคัญ จึงถือกำหนดเอาวันก่อตั้งสมาคมนักเรียนเก่ สามเสนวิทยาลัย วันที่ 28 มกราคม เป็นวันที่ระลึกของโรเรียนและจัดงานนี้ขึ้นเป็นครั้งแรกเมื่อวันที่ 28 มกราคม 2526 และจัดให้มีขึ้นสืบต่อทุกปี เรียกวันสำคัญนี้ว่า “วันสามเสนวิทยาลัย“

กิจกรรมสำคัญที่จัดให้มี คือ การทำบุญตักบาตพระภิกษุ ร่วมกันทั้งครู นักเรียน กรรมการสมาคม
นักเรียนสามเสนวิทยาลัย สมาคมผู้ปกครองและครูโรงเรียนสามเสนวิทยาลัย มูลนิธิโรงเรียนสามเสนวิทยาลัย
และผู้ปกครองนักเรียน นอกจากนั้นยังมีพิธีมอบครื่องหมายเกียรติคุณแก่ครูและบุคลากรทางการศึกษาที่ปฏิบัติงาน
มาเป็นเวลนาน มีผลงานดีเด่นในแต่ละปี โดยปฏิบัติงานด้วยความวิริยะ อุตสาหะ เพื่อความเจริญก้าวหน้าของ
โรงเรียนด้วยทุกปี

ปัจจุบันโรงเรียนสามเสนวิทยาลัย เปิตสอนตั้งแต่ชั้น ม.1-ม.6 มีห้องเรียนจำนวน 85 ห้องเรียน นักเรียน
ประมาณ 3,000 คน ครู จำนวน 155 คน ลูกจ้างประจำ 7 คน
การเรียนการสอนแบ่งเป็นภาคการศึกษา ตามระเบียบสำนักงานคณะกรรมการการศึกษาชั้นพื้นฐาน
กระทรวงศึกษาธิการ
ภาคเรียนที่ 1 ระหว่าง 15 พฤษภาคม – 30 ตุลาคม
ภาคเรียนที่ 2 ระหว่าง 1 พฤศจิกายน – 31 มีนาคม