Một số học sinh của Quốc Học Huế sau này là những lãnh tụ nổi tiếng của Việt Nam như Hồ Chí Minh (chủ tịch nước Việt Nam Dân

chủ Cộng hòa)[4] và Ngô Đình Diệm (tổng thống đầu tiên của Việt Nam Cộng hòa).[5]

Tiểu sử chính thức của Đảng Cộng sản Việt Nam cho biết Hồ Chí Minh tên thật là Nguyễn Sinh Cung, tự là Tất Thành. Nguyễn Sinh Cung vào học ở Quốc Học Huế vào tháng 9 năm 1907, nhưng bị đuổi học vào cuối tháng 5 năm 1908 vì tham gia phong trào chống thuế ở Trung Kỳ.[4] Tuy nhiên, theo tài liệu hiện lưu trữ tại Trung tâm Lưu trữ Hải ngoại ở Pháp,[6] cụ thể là bức thư đề ngày 7 tháng 8 năm 1908 của hiệu trưởng Collège Quốc học, thì Hồ Chí Minh có tên là Nguyễn Sinh Côn và được nhận vào Quốc Học Huế vào ngày 7 tháng 8 năm 1908.[7][8][9][10] Theo sử gia Vũ Ngự Chiêu thì như vậy "không có việc Nguyễn Sinh Côn bị trục xuất khỏi trường Quốc Học vì tham gia vào cuộc biểu tình chống sưu thuế ở Huế—cuộc biểu tình chống sưu dịch xảy ra ngày 9 tới 12 tháng 4 năm 1908; tức gần bốn tháng trước ngày trò Côn được nhận vào trường Quốc Học."[7] Nhà sử học Trần Quốc Vượng cũng cho biết Hồ Chí Minh tên thật là Nguyễn Sinh Côn.[11]

Tháng 9 năm 1989, trong sân trường có đặt bức tượng Nguyễn Tất Thành (tức Hồ Chí Minh) do Nhà điêu khắc Vương Học Báo thực hiện bằng xi măng trắng ở giữa sân trường; bức tượng hiện nay đã được đúc đồng.

Một số cựu học sinh nổi tiếng khác

Chính trị

Hồ Chí Minh (sau là Chủ tịch Việt Nam Dân chủ Cộng hòa).

Trần Phú (sau là tổng bí thư đầu tiên của Đảng Cộng sản Việt Nam).

Hà Huy Tập (sau là tổng bí thư của Đảng Cộng sản Việt Nam).

Phạm Văn Đồng (sau là Thủ tướng Việt Nam).

Võ Nguyên Giáp (sau là Đại tướng, ông đỗ á khoa vào trường năm 1924).

Ngô Đình Diệm (sau là Tổng thống Đệ nhất Việt Nam Cộng hòa)

Nguyễn Thúc Hào (giáo sư đại học ngành toán đầu tiên của nước ta, ông đỗ thủ khoa vào trường năm 1924, ông và Đại tướng Võ Nguyên Giáp là hai người bạn thân).

Nguyễn Chí Diểu (bí thư Thành uỷ Sài Gòn).

Hải Triều Nguyễn Khoa Văn (nhà lý luận Marxist).

Tạ Quang Bửu là giáo sư, nhà khoa học Việt Nam, người đặt nền móng cho lĩnh vực khoa học kỹ thuật và công nghệ quân sự Việt Nam, nguyên Bộ trưởng Bộ Quốc phòng và Bộ Đại học và Trung học chuyên nghiệp của Việt Nam Dân chủ Cộng hòa, đại biểu Quốc hội từ khoá I đến khóa VI.

Tố Hữu là một nhà thơ tiêu biểu của thơ cách mạng Việt Nam, đồng thời là một chính trị gia. Ông đã từng giữ các chức vụ quan trọng trong hệ thống chính trị của Việt Nam như Ủy viên Bộ Chính trị, Bí thư Ban Chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam, Phó Chủ tịch thứ Nhất Hội đồng Bộ trưởng nước Cộng hòa Xã hội Chủ nghĩa Việt Nam.

Đặng Thai Mai là giáo sư, nhà giáo, nhà văn, nhà phê bình văn học Việt Nam; và nguyên là Bộ trưởng Bộ Giáo dục, Viện trưởng đầu tiên của Viện Văn học Việt Nam.

Nguyễn Lân là nhà giáo, nhà biên soạn từ điển, nhà văn và nhà nghiên cứu người Việt Nam. Ông là người có công trong việc xây dựng bộ môn và khoa tâm lý học, giáo dục học của hệ thống các trường sư phạm ở Việt Nam.

Nguyễn Khánh Toàn là một nhà giáo, nhà khoa học Việt Nam. Ông đã đóng góp nhiều công sức xây dựng nền Giáo dục Việt Nam và nền Khoa học Xã hội Việt Nam từ sau Cách mạng tháng Tám năm 1945 đến năm 1982.

Nguyễn Thúc Hào là một giáo sư người Việt Nam. Ông đã từng giữ chức Hiệu trưởng Trường Đại học Sư phạm Vinh, Tổng Thư ký kiêm Quyền Giám đốc Trường Đại học Khoa học Hà Nội, ngay từ những ngày đầu thành lập nước.

Võ Liêm Sơn (hiệu Ngạc Am) là quan triều Nguyễn, nhà giáo, nhà văn, và là một nhà cách mạng Việt Nam.

Hoàng Ngọc Cang

GS - NGND Lê Trí Viễn là giáo sư, nhà giáo nhân dân, đồng thời cũng là một nhà nghiên cứu đi tiên phong trong việc vận dụng quan điểm Mác-xít trong nghiên cứu và đã đóng góp cho lĩnh vực văn học Việt Nam hơn 40 công trình khoa học giá trị.

Tôn giáo

Alexis Phạm Văn Lộc là một Giám mục Công giáo tại Việt Nam, nguyên Giám mục chính tòa Giáo phận Kon Tum.

Y học

Bác sĩ Tôn Thất Tùng là một bác sĩ nổi tiếng ở Việt Nam và thế giới trong lĩnh vực gan và giải phẫu gan.

Bác sĩ Đặng Văn Ngữ là một bác sĩ y khoa nổi tiếng của nền y học hiện đại Việt Nam, là bố của NSND Đặng Nhật Minh.

Lịch sử

Nhà sử học Đào Duy Anh là nhà sử học, địa lý, từ điển học, ngôn ngữ học, nhà nghiên cứu văn hóa, tôn giáo, văn học dân gian nổi tiếng của Việt Nam.

Văn học

Nhà thơ Xuân Diệu là một trong những nhà thơ lớn của Việt Nam. Ông nổi tiếng từ phong trào Thơ mới với tập Thơ thơ và Gửi hương cho gió.

Nhà thơ Huy Cận là một trong những nhà thơ xuất sắc nhất của phong trào Thơ mới.

Nhà thơ Lưu Trọng Lư là một nhà thơ, nhà văn, nhà soạn kịch Việt Nam.

Nhà thơ Tế Hanh là một nhà thơ Việt Nam thời tiền chiến.

Nhà thơ Nam Trân là một trong những cán bộ giảng dạy lớp đại học Hán Nôm đầu tiên ở miền Bắc, do Ủy ban Khoa học xã hội Việt Nam tổ chức.

Nhà thơ Thanh Tịnh là một nhà thơ Việt Nam thời tiền chiến. Các bút danh khác của ông là: Thinh Không, Pathé (trước 1945), Thanh Thanh, Trinh Thuần (sau 1945).

Nhà thơ Thúc Tề.

Âm nhạc

Nhạc sĩ Trần Hoàn từng là Bộ trưởng Bộ Văn hóa - Thông tin Việt Nam.

Nhạc sĩ Phạm Tuyên  là một nhạc sĩ Việt Nam nổi tiếng, cựu Chủ tịch Hội Âm nhạc Hà Nội, tác giả của bài hát "Như có Bác trong ngày đại thắng".

Nhạc sĩ Nguyễn Văn Thương  là một nhạc sĩ Việt Nam nổi tiếng, thuộc thế hệ đầu tiên của tân nhạc Việt Nam.

Nhạc sĩ Tôn Thất Tiết là một nhà soạn nhạc người Pháp gốc Việt thuộc dòng Nhạc đương đại (Contemporary classical music), ông đồng thời cũng là một nhà nghiên cứu âm nhạc cổ truyền Việt Nam.

Hội họa

Lê Văn Miến là họa sĩ.

Giáo dục

GS - NGND Đoàn Trọng Truyến Giáo sư, Nhà giáo Nhân dân; nguyên Bộ trưởng, Tổng Thư ký Hội đồng Bộ trưởng kiêm Chủ nhiệm Văn phòng Chính phủ từ tháng 5 năm 1984 đến tháng 2 năm 1987...

Trường có rất nhiều học sinh đoạt giải cao ở trong các kỳ thi trong nước và quốc tế như: Hồ Đình Duẩn (HCĐ kỳ thi Olympic Toán quốc tế năm 1978), Lê Bá Khánh Trình (vô địch kỳ thi Olympic Toán quốc tế năm 1979 với số điểm tuyệt đối 40/40), Ngô Phú Thanh (HCB kỳ thi Olympic Toán quốc tế 1982), Nguyễn Văn Lượng HCB và Hoàng Ngọc Chiến HCĐ (kỳ thi Toán quốc tế 1983), Nguyễn Nguyễn Thái Bảo (giải Nhì Chung kết năm Đường lên đỉnh Olympia năm 2004, vô địch Rung chuông vàng 2009), Hồ Ngọc Hân (vô địch Chung kết năm của chương trình Đường lên đỉnh Olympia năm 2009), Hồ Đắc Thanh Chương (vô địch Chung kết năm của chương trình Đường lên đỉnh Olympia năm 2016), Đinh Anh Minh (HCV Olympic Vật lý quốc tế lần thứ 41 tại Croatia tháng 07/2010), Trương Đông Hưng (HCV Olympic Sinh học quốc tế lần thứ 28 tại Vương quốc Anh tháng 07/2017), Nguyễn Hy Hoài Lâm (HCĐ Olympic Tin học quốc tế lần thứ 29 tại Iran tháng 08/2017), v.v... Nhiều giáo sư đầu ngành đã từng giảng dạy ở đây như Nguyễn Thúc Hào, Nguyễn Lân. Bên cạnh truyền thống dạy và học, Quốc Học Huế còn là nơi xuất phát các cuộc đấu tranh chính trị với tên tuổi các thầy giáo Hoàng Thông, Lê Văn Miến, Võ Liêm Sơn, v.v...

Trong cuộc thi Đường lên đỉnh Olympia

Trường Quốc học là trường có số lượng thí sinh vô địch chung kết năm của Đường lên đỉnh Olympia nhiều nhất, cũng như có nhiều thí sinh lọt vào chung kết nhất (tính đến năm 2020).