聊城实验小学前身是聊城最早的中学——山东省立第二中学。该校于清光绪二十八年（1902年）建校，系清朝东昌府启文书院改组而成，始称“东昌府官立中学堂”。民国元年（1912年）各官立中学堂一律称为“中学校”并去掉“官立”二字，该校改称“东昌中学校”。民国二年（1913年）七月，原东昌府甲种实业学校并入。是年，因府辖取消，山东全省十三府直隶州之各中学一律改为省立学校，该校遂改校名为“山东省立聊城第四中学校”。民国三年（1914年）七月，临清的省立第七中学与该校合并，校名改为“山东省立第二中学校”。至民国十二年（1923年），该校仅设初中班。民国十四年（1925年）增设高中班。翌年，高中部并入济南，该校仍为三年制初级中学，至民国二十六年（1937年）因战乱而终止。省立二中终止后，来源于冀鲁豫35个县的学生一部分回到本地参加了抗日救国运动，一部分学生参加了民族英雄范筑先将军领导的抗日挺进队。
抗日战争前期，省立二中改成了军干校，由范筑先将军任军干校校长;抗战中后期，曾更名为“模范小学”,学制五年。（这一时期也曾是日伪时期的司令部所在地）该校毕业学生中，有很多人成了中共优秀党员和干部，如“中共鲁西县委”的创始人，革命烈士赵以政、孙大安、王寅生、杨耕心等，（均为省立二中1925年毕业生）。金方昌、金谷立、邓延熙（白果）等烈士，著名画家李苦禅、原中顾委常委段君毅等都是该校后期的毕业生。省立二中毕业生现尚在中央机关和高等院校担任领导职务者，以及著名专家、学者、高级知识分子等不计其数，不一一列举。 1949年5月，在省立二中校址上崔墨林主持建校。为纪念革命烈士张郁光，定校名为郁光小学。1951年，隶属于聊城师范，改为师范附小。1953年，被定为地区重点小学。1954年又改校名为郁光小学。1956年再改校名师范附小。1962年经上级指示，将师范附小校名改为实验小学。由于长期附属于师范，师资配备、教学方法均受师范优厚照顾，教学成绩及各项工作均好于本县其他学校。至1965年，实小升学率多在95%左右，其中升入聊城重点中学的升学率高达85%。
1966至1976年，实验小学改名为“五七”小学。1978年被定为山东省重点小学。1979年，奉省教育厅指示，取消“五七”小学校名，恢复“实验小学”名称至今。