我國普通高中開展科技創新人才培養始於20世紀80年代中期，發展較為迅速，且形式多樣。依據不同時期各類實踐的特點，可以將其發展劃分為如下三個階段：
（一） 從大學少年班到少年班預備班
1978年創辦的中國科技大學少年班重點招收16周歲以下，在數學、物理學科領域表現突出的資優生。科大少年班開啟了科技創新人才培養的先河，對係統性地開展理科人才的早期培養工作發揮著先導作用。開班後，科大少年班經常收到大量有關資優生的推薦信或者自薦信，也時常遇到全國各地帶著智力超常的子女前來求學的家長。受上述現象的啟發，相關人員感到創新人才培養是一項係統性工程，可以把科大少年班的經驗向下延伸，從中學階段就開始培養科技創新人才。
1985年，中國科技大學與北京景山學校以及江蘇省蘇州中學聯合，在這兩所學校開辦了少年班預備班，使理科人才早期培養向中學延伸的構想成為現實。接著，南京大學與南京師範大學附屬中學聯合，清華大學與長沙一中、無錫一中合作也先後開辦了大學少年班預備班。這些舉措迅速引起了許多高中校長的極大關注。1985年，北京八中借助中國科學院心理研究所、北京市教育科學研究所的支持，率先在校內創辦了中學資優教育實驗班。此後多所中學相繼開設。設在高中的“少年班預備班”或“資優教育實驗班”成為高中創新人才培養的最早的兩種形式，其辦學的基本情況與特點如下：
首先，兩者都以大學少年班的培養理念為指導，借鑒其培養內容與方法，重視學生理科學業發展，旨在促進大學與中學在理科人才培養方麵的對接。其次，兩者打破了原有的學製框架，采用彈性學製，允許提前入學和壓縮修學年限。例如，少年班預備班的招生對象為13周歲以下、文化程度達到優秀初中畢業生水平的資優生。再次，少年班預備班以及資優教育實驗班實施高中階段教育或者是初、高中兩個階段的教育，其中以實施跨學段培養的居多。最後，實驗班學生的主要去向是進入大學少年班。其中，少數極優秀的學生可直升，其他學生需參加全國統一高考，自願報考。未進入少年班的學生將轉入普通班，重新參加高考。
高中創新人才培養的早期實驗突破了原有培養優秀高中生的理念，但是教育實踐的各環節缺乏必要準備，基本以加速教育為主，培養模式較單一。
（二） 全國理科實驗班的創辦與發展
高中創新人才培養的第二階段以全國理科實驗班的創辦為標誌。1994年國家教委下發文件，在清華大學附屬中學、北京大學附屬中學、北京師範大學附屬實驗中學、華東師範大學第二附屬中學（以下簡稱“華師大二附中”）四所學校開辦麵向全國招生的三年製高中理科實驗班。
全國理科實驗班的開辦正值世界各國為增強國際競爭力而大力探討資優青少年的培養之時。為應對知識經濟社會的到來，許多發達國家紛紛開設理科實驗班，就如何提高科技創新人才的學業成就展開研究。因此，當時開辦全國理科實驗班對於探索我國的拔尖創新人才培養模式具有積極意義。
全國理科實驗班以培養德智體全麵發展和在理科方麵具有突出特長的優秀高中生為目標；主要任務有：探索培養理科成績優異的學生的規律；研究高中與大學教育銜接的有關問題；深化普通高中教育改革等。實驗班學生享受免會考、免高考的政策，畢業後將直接被保送北大、清華等重點大學。在培養中，開辦全國理科實驗班的四所學校根據自己的實際情況自行設計和實施培養方案，由國家教委組織四所學校進行研討和交流。
除全國理科實驗班之外，我國大部分省市的重點高中也紛紛開辦理科實驗班、數學實驗班等特色班級。其實，早在20世紀80年代，一些地區的重點高中就自發開辦了理科實驗班，以集中培養理科成績優異的高中生。在國家教委創辦全國理科實驗班之後，各省市的理科實驗班也越來越多。