Trong hơn 50 năm, Trường Trung học phổ thông Chuyên Đại học Sư phạm Hà Nội đã đào tạo hơn 30000 học sinh.[10] Trong đó, hơn 150 người đạt học vị tiến sĩ và hàng trăm người khác có học vị thạc sĩ. Nhiều người cũng là những doanh nhân thành đạt, y bác sĩ, kĩ sư công nghệ thông tin, chính trị gia.... nổi tiếng.

Hội Cựu học sinh Chuyên Sư Phạm

Hội Cựu học sinh Chuyên Sư phạm là một tổ chức hội hoạt động nhằm gắn kết cộng đồng cựu học sinh của trường, hỗ trợ các cựu học sinh trong học tập, công việc và hỗ trợ nhà trường. Hoạt động thường xuyên của hội là chương trình CSP Càfe hàng tháng và CSP Càfe theo chủ đề, nơi các cựu học sinh mở rộng quan hệ (networking) trong từng lĩnh vực. Ngoài ra, hội cũng hỗ trợ chia sẻ thông tin liên quan tới cơ hội việc làm, thực tập, học tập, du học.

Chủ tịch danh dự của hội hiện nay là GS.TSKH. Hồ Tú Bảo, khóa 1, Giám đốc phòng thí nghiệm về trí tuệ nhân tạo tại Viện Khoa học và Công nghệ Tiên tiến Nhật Bản (JAIST).

Các cựu học sinh tiêu biểu

Chính trị/Chính phủ

• Đoàn Xuân Hưng - Thứ trưởng Bộ Ngoại giao Việt Nam, Đại sứ Đặc mệnh Toàn quyền của Việt Nam tại Nhật Bản.
• Lê Quốc Thịnh - Tổng Lãnh sự Việt Nam tại Osaka, Nhật Bản.
• Nguyễn Hội Nghĩa - Phó Giám đốc Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh
• Phan Văn Lân - Giám đốc Sở Giáo dục và Đào tạo tỉnh Phú Thọ.

Khoa học

• Nguyễn Đình Công - Viện phó Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, nguyên Viện phó Viện Toán học Việt Nam.
• Nguyễn Lân Việt - Nguyên Hiệu trưởng Đại học Y Hà Nội, Chủ tịch Hội Tim mạch Việt Nam, Viện phó Viện Tim mạch Việt Nam.
• Hồ Tú Bảo - Giám đốc Phòng thí nghiệm Phương pháp luận Sáng tạo Tri thức, Viện khoa học và Công nghệ Tiên tiến Nhật Bản (JAIST), Thành viên Hội đồng Khoa học Viện toán Cao cấp Việt Nam
• Đỗ Đức Thái - Giáo sư toán học, Trưởng khoa Toán, Đại học Sư phạm Hà Nội, Thành viên Hội đồng Khoa học Viện toán Cao cấp Việt Nam.[26]
• Vũ Kim Tuấn - Ghế Giáo sư Toán học đặc biệt (Distinguished Chair) Đại học West Georgia, Hoa Kỳ.[27]
• Đinh Tiến Cường - Giáo sư toán học, Đại học Paris 6, Pháp, Thành viên Hội đồng Khoa học Viện toán Cao cấp Việt Nam.
• Nguyễn Tự Cường - Giáo sư, Tiến sĩ Khoa học Toán học, Viện Toán học Việt Nam.
• Nguyễn Đông Yên - Giáo sư, Tiến sĩ Khoa học Toán học, Giải thưởng Tạ Quang Bửu 2015.
• Phạm Đức Chính - Giáo sư, Tiến sĩ Khoa học Cơ học, Giải thưởng Tạ Quang Bửu 2019.
• Hà Anh Vũ - Honeywell International Center, Hoa Kỳ.
• Nguyễn Hồng Thái - Giáo sư tại Viện Toán của Đại học Szczecin, Ba Lan.

Kinh doanh

• Lê Đình Long - Giám đốc Phát triển Trung tâm Doanh nghiệp Xã hội Spark, Nguyên Tổng giám đốc Ngân hàng Quốc tế Việt Nam (VIB), Nguyên Tổng giám đốc Hong Leong Bank Vietnam.[28]
• Nguyễn Tử Quảng - Giám đốc Tập đoàn công nghệ Bkav.[29]
• Đỗ Văn Minh - Tổng giám đốc Công ty cổ phần Gemandept (HOSE: GMD)

Khác

• Doãn Minh Cường (khóa 1) - Cựu Trưởng Khối (tương đương Hiệu trưởng) Trung học phổ thông Chuyên, Đại học Sư phạm Hà Nội.