Mokyklos istorijos pradžia - 1944 m. Tai buvo pradinė mokykla Nr. 28, joje mokėsi 80 mokinių.

1952 metais ši mokykla buvo sujungta su 36-ąja ir įkurta 38-oji septynmetė mokykla. Ją lankė 271 mokinys.

1964 metais septynmetė mokykla reorganizuota ir veikė kaip 7-oji aštuonmetė mokykla. Joje buvo 25 klasės, mokėsi 760 mokinių ir dirbo 34 mokytojai. Mokyklos direktorė - Janina Gureckienė.

1965 metais F. Žemaičio gatvėje, buvusių šaudyklų vietoje, pradedama statyti nauja mokykla. Ją statant talkino mokiniai, jų tėvai ir mokytojai.

1965 metais 7-oji aštuonmetė mokykla perorganizuota į 31-ąją mokyklą. Joje mokėsi net 2000 mokinių. Stigo vietos, buvo dirbama net trimis pamainomis. Pirmoji vidurinės mokyklos direktorė Janina Gureckienė ir 66 mokytojų kolektyvas pradėjo daug gražių ugdymo ir lavinimo tradicijų.

1968 metais mokykla išleido 1-ąją abiturientų laidą.

1971 metų vasario 4 dieną moksleiviai įžengė į naujas, daug erdvesnes patalpas, kuriose mokosi ir dabar. Tuo metu mokyklai vadovavo Kazys Milašiūnas.

1973 m. įsteigtos sustiprinto dailės ugdymo klasės.

1977 metais mokykla suskilo į dvi vidurines: 9-ąją ir 31-ąją. 31-ąjai liko vadovauti Kazys Milašiūnas, į mokyklą atėjo dirbti nemažai naujų mokytojų.

Nuo 1984 iki 2017 metų mokyklai vadovavo Ričardas Vitkus.

1993 metų gruodžio 6 dieną mokykla pakeitė savo vardą. Mokyklos bendruomenės prašoma, Vilniaus miesto taryba 31-ajai vidurinei mokyklai suteikė Tuskulėnų vidurinės mokyklos vardą - juk esame įsikūrę Tuskulėnų dvaro valdose, o netoliese - to paties pavadinimo gatvė.

1998 metais mokykla renovuota. Dabar ji šilta, jauki, joje patogu ir malonu mokytis. Skambutis čia kasmet sukviečia apie pusantro tūkstančio mokinių.

2002 m. mūsų mokyklos abiturientai geriausiai Vilniaus m. išlaikė lietuvių kalbos VBE (NEC duomenimis).

2005 m. mokykla iškilmingai paminėjo mokyklos 40-metį.

2005 m. net 40 mokyklos jaunųjų dailininkų tapo respublikinio piešinių konkurso laureatais.

2012 m. rugsėjo 18 d. tarp VGTU ir Tuskulėnų vidurinės mokyklos pasirašyta bendradarbiavimo sutartis, įsteigtos VGTU klasės.

Nuo 2013 m. mokykla siekdama gerinti ugdymo kokybę vykdo NEC sudaromus diagnostinius ir standartizuotus testus.

2015 m. mokyklos mokiniai Euroscola konkurse laimėjo 2 vietą ir lankėsi Europos parlamente Strasbūre.

LR Švietimo ir mokslo ministerijos komisija 2015 m. vasario 19 d. nutarimu pasiūlė mokyklai taikyti Švietimo ir mokslo ministro 2012 m. lapkričio 16 d. įsakymu Nr. V-1595 patvirtintos „Humanistinės kultūros ugdymo menine veikla sampratos" elementus.

2015 m. mokykla aktyviai dalyvavo pilietinėse akcijose, siekdama parodyti, kad nori toliau išlaikyti mokyklos tradicijas ir tapti gimnazija.

2015 m. rugsėjo 1 d. mokyklai suteiktas gimnazijos statusas.

2016 m. mokykla iškilmingai paminėjo 50-metį.

2016 m. gruodžio 16 d. tarp VDA ir Tuskulėnų gimnazijos pasirašyta bendradarbiavimo sutartis.

Nuo 2017 m. gruodžio 12 d. Tuskulėnų gimnazijai vadovauja direktorė Daiva Pilukienė.

Gimnazija kryptingai įgyvendina humanistinės kultūros ugdymo principus: kūrybiškumo, demokratiškumo, humaniškumo, nuoseklumo ir integralumo.

Gimnazijoje puoselėjamos renginių tradicijos: minimos valstybinės šventės, mokiniams organizuojamos kultūros naktys mokykloje, 5-okų, 11-okų krikštynos, šimtadieniai, paskutinio skambučio, išleistuvių šventės. Mokyklos bendruomenė suburiama į gražų kasmetinį Kalėdų koncertą. Aktyviai veikianti mokyklos Teatro studija kasmet pastato spektaklių aktualiomis jauno žmogaus gyvenimo temomis, dalyvauja tarptautiniuose festivaliuose, gimnazijos chorai - nuolatiniai respublikinių Dainų švenčių dalyviai, įvairių konkursų nugalėtojai.