Az Eötvös József elképzelései nyomán alakult gimnáziumban 1872. október 17-én öt tanárral és 24 tanulóval indult meg a tanítás. A gimnázium, amelynek szervezeti szabályzatát Pauler Tivadar erősítette meg, Európa első gyakorlóiskolájaként a Bölcsészkarhoz tartozó tanárképző-intézet - akkori nevén a M. Tanárképző Intézet Gyakorló Főgymnasiuma - volt. Első otthonából, a Hatvani utcából többszöri költözködés után 1887-ben került mai épületébe, a Trefort utcába. Az iskola korszerű, máig is példamutató tantervét 1879-ben neves tanára, Kármán Mór dolgozta ki; első igazgatója Bartal Antal volt, de mellettük is híres tudósok, így például Marczali Henrik, Beke Manó, Négyesy László tanítottak itt. 1907-ben új épületrésszel - benne tornateremmel és fizikai előadóval - bővült az iskola. amely a háborút is átvészelte - 1914-től 1918-ig laktanyaépületként szolgált! - ismét a legrangosabb budapesti gimnáziumok közé számított. 1947-ben a gyakorló gimnáziumot általános iskolával egészítették ki, majd az 1950-es években - a tanárképzés elhanyagolásával - fokozatosan megszűnt az intézmény gyakorló jellege (ekkor Apáczai Csere János Általános Gimnázium néven szerepelt az iskola). 1958-ban az egykori diák, Ságvári Endre nevének felvételével nyerte vissza eredeti célját, gyakorlóiskolakénti működését az intézmény, mely 1959-ben szervezetileg ismét az ELTE-hez csatlakozott az ELTE Ságvári Endre Gyakorló Iskolája néven. 1990 után az intézmény Trefort Ágoston nevét vette fel.

Az oktatásügyi miniszter 853-1321/1955. sz. rendelete értelmében állították fel - a megszűnő budapesti Pedagógiai Főiskola épületében - a tizenkét évfolyamos "Cukor utcai Gyakorló Általános Iskola és Gimnázium"-ot, mely 1957 februárjában vette fel Apáczai Csere János nevét. A művelődésügyi miniszter 154/1958. sz. utasítása nyomán az intézmény egyetemi gyakorlóiskola lett, s ettől kezdődően az ELTE közvetlen irányítása alatt áll (a rektor irányítási és rendelkezési jogkörét a Tanárképző Tanács útján gyakorolhatta). A művelődésügyi miniszter 1970. március 9-i határozata alapján az épületben megszüntették az általános iskolát, melynek helyén 1971-re a tehetséges vidéki fiataloknak gimnáziumi kollégiumot alakítottak ki. Ettől kezdve az ELTE Apáczai Csere János Gimnáziuma nevet viseli az intézmény, ahol a gimnáziumi oktatáson kívül az ELTE BTK és TTK tanár szakos hallgatóinak gyakorlati tanárképzése is folyik.