Škola byla založena v roce 1962 coby pobočka Střední průmyslové školy Loket a sídlila v ostrovském zámku. Původně šlo o výhradně strojírenské zaměření, ale hned o rok později byla nabídka rozšířena o elektrotechnický obor. V roce 1994 přibyla do sestavy oborů Silniční doprava, v roce 2003 se otevřel žákům obor Technické lyceum. Zatím poslední nový obor Informační technologie byl otevřen žákům 1. 9. 2008.
V rámci restrukturalizace sítě škol došlo k 1. červenci 2006 ke sloučení SPŠ Ostrov a Středního odborného učiliště automobilního a strojírenského Ostrov. Tímto krokem se nový subjekt nazývaný SPŠ Ostrov stal jednou z největších technických škol regionu. Portfolio oborů se tak rozšířilo o Autotronika a Automechanika.
Od 1. září 2011 se škola nachází v jedné z nejmodernějších školních budov republiky, v Centru technického vzdělávání. To vzniklo rozsáhlou rekonstrukcí a dostavbou bývalé ostrovské základní školy. Výdaje stavby nové školy se vyšplhaly na 431,6 milionu korun. EU a příspěvek z národních veřejných zdrojů činil 377 milionů, Karlovarský kraj přispěl částkou 34,6 milionu korun, město Ostrov uvolnilo 20 milionů korun.
Rozhodnutím zřizovatele došlo k 1. lednu 2018 k zániku SOŠ a SOU Nejdek a k rozdělení zde vyučovaných oborů do dvou jiných středních škol, z nichž jednou se stala SPŠ Ostrov. Do nabídkové skladby přibyly dva další obory, strojírensky zaměřený Nástrojař a ekonomicky pojatý maturitní obor Veřejnosprávní činnost. Výuka z nejdeckého pracoviště byla postupně přesunuta do prostor Centra technického vzdělávání k 1. září 2020.
Ředitelé školy od jejího založení po současnost
| 1962–1973 | Ing. Jaromír Horčička |
| 1973–1974 | prof. Antonín Kostohryz |
| 1974–1982 | Ing. Miloslav Pabiška |
| 1982–1990 | Ing. Verner Lang |
| 1990–1994 | Ing. Miloslav Pfeffer |
| 1994–2007 | Ing. Záviš Kulík |
| 2007– | Ing. Pavel Žemlička |
