در سال تحصیلی 47-1346 ، دبستان هشدار نخستین مدرسه تیزهوشان در مقطع تحصیلی ابتدایی با 14 دانش آموز دختر و 6 دانش آموز پسر ، در چهار کلاس و به صورت مختلط تشکیل شد .
در سال بعد اداره کل امور کودکان و دانش آموزان استثنایی در وزارت آموزش و پرورش تاسیس شد و در سال 1348 نخستین مدرسه استعدادهای درخشان با نام مرکز آموزش کودکان تیزهوش تحت نظر این اداره کل ، کار خود را آغاز کرد . این مرکز تا سال 1357 با فراز و فرودهای مختلفی به فعالیت خود ادامه داد .
در سال 1355 و براساس اهدافی تعیین شده " سازمان ملی پرورش استعدادهای درخشان " مستقل از نظام آموزش عمومی کشور تاسیس شد . این سازمان زیر نظر هیئت امنایی متشکل از وزیر مشاور و دبیر کل سازمان زنان ایران ، وزیر آموزش و پرورش ، وزیر مشاور و رئیس سازمان برنامه و بودجه ، معاون نخست وزیر و رئیس سازمان انرژی اتمی ایران ، مدیر عامل سازمان رادیو و تلویزیون ملی ایران ، وزیر رفاه اجتماعی ، وزیر علوم و آموزش عالی و هشت نفر از متخصصان امور آموزشی و فرهنگی به انتخاب دربار فعالیت می کرد .
پس از پیروزی انقلاب اسلامی ، بنا به نظر دولت موقت مهندس بازرگان در سال 1358 سازمان ملی پرورش استعدادهای درخشان در دفتر کودکان استثنایی وزارت آموزش و پرورش ادغام شد و مراکز کرمان و مشهد نیز منحل شدند .دانش آموزان تهرانی هم در دو مرکز پسرانه " علامه حلی " و دخترانه " فرزانگان " تجمیع شدند .
در سال 1362 تا 1364 ، دانش آموزان گزینش شده پیش از پیروزی انقلاب با خاتمه دوره دبیرستان فارغ التحصیل شدند . بدین ترتیب پیش از تاسیس سمپاد در سال 1366 ، تنها دو مرکز آموزش تیزهوشان در تهران وجود داشت که کماکان زیر نظر دفتر کودکان استثانی وزارت آموزش و پرورش مشغول به کار بودند . در سال 1366 این دو مرکز جمعا 802 دانش اموز داشتند و هر لحظه امکان انحلال و ادغام آنها در مدارس عادی وجود داشت .
پیرو جلساتی که در ماه های نخست سال 1366 با دعوت معاون وقت فرهنگی و اجتماعی نخست وزیر ، حجت الاسلام دکتر جواد اژه ای و با حضور مسئولان مربوط برگزار شد ، پیشنهاد احیای سازمان ملی پرورش استعدادهای درخشان از طریق انتخاب یک هیئت امنای جدید به نخست وزیر وقت ارائه شد . این پیشنهاد مورد موافقت قرار گرفت و در تاریخ 1366/3/2 ، هیئت امنای سازمان ملی پرورش استعدادهای درخشان با حکم نخست وزیر منصوب شدند . اعضا عبارت بودند از وزیر آموزش و پرورش ، وزیر فرهنگ و آموزش عالی ، وزیر مشاور و رئیس سازمان برنامه و بودجه ، مدیرعامل سازمان صدا و سیما ، معاون فرهنگی و اجتماعی نخست وزیر ، سرپرست بنیاد مستضعفان ، سرپرست سازمان پژوهش های علمی و صنعتی ایران و سه نفر از شخصیت های علمی و فرهنگی . برخلاف قبل این بار سمپاد به صورت سازمانی وابسته به وزارت آموزش و پرورش تشکیل گردید .پس از یکسال و با پیشنهاد هیئت امنا ، ماده واحده تشکیل سمپاد با حمایت ریاست محترم جمهوری وقت ، حضرت آیت الله خامنه ای ، در یکصد و پنجاهمین جلسه شورای عالی انقلاب فرهنگی ( 1367/3/10 ) به تصویب رسید و بدین ترتیب ، سازمان جایگاه مستحکم تری یافت . براساس این مصوبه وزیر آموزش و پرورش ریاست هیئت امنای سازمان را بر عهده گرفت.
توسعه کمی مدارس سمپاد از سال 87 آغاز گردید به نحوی که ظرف مدت سه سال در شهر تهران، تعداد مراکز دخترانه از یک مرکز به نه مرکز افزایش پیدا کرد .