Tên gọi Chuyên Hùng Vương do trường nằm trên quê hương đất Tổ Vua Hùng. Hùng Vương là tên hiệu các vua Hùng cai trị nước Văn Lang đóng đô ở Phong Châu, nay thuộc Phú Thọ.

Tiền thân của Trường THPT chuyên Hùng Vương là lớp chuyên toán của tỉnh đặt tại trường Trung học phổ thông Hùng Vương (thị xã Phú Thọ) từ năm 1966. Tháng 9 năm 1982 hệ thống này được tách ra thành lập phân hiệu chuyên với 6 lớp chuyên Toán và chuyên Văn gồm 133 học sinh (năm học 1982-1983) và 21 cán bộ giáo viên.

Trường được chính thức thành lập vào ngày 22/8/1986 theo Quyết định của UBND tỉnh Vĩnh Phú (nay là hai tỉnh Phú Thọ và Vĩnh Phúc). Tháng 9/1994, trường chuyển từ thị xã Phú Thọ về thành phố Việt Trì và tọa lạc cho tới nay.

Tháng 12/2022, trường chính thức chuyển về cơ sở mới tại số 292, đường Nguyễn Tất Thành, phường Thọ Sơn, thành phố Việt Trì, tỉnh Phú Thọ sau thời gian dài đặt tại địa điểm 70 Hàn Thuyên, phường Tân Dân.