Trường THPT Đồng Bành tiền thân là phân trường của trường THPT Chi Lăng từ tháng 8 năm 2007. Từ một phân trường với 8 lớp học được tách ra từ trường THPT Chi Lăng với điều kiện cơ sở vật chất thiếu thốn. Phân trường mượn địa điểm của đơn vị bộ đội Tiểu đoàn 9, Trung đoàn 141 trực thuộc Quân khu 1. Các phòng học và phòng làm việc được cải tạo từ các phòng ở của đơn vị bộ đội. Đội ngũ GV của phân trường là các GV được tăng cường từ trường THPT Chi Lăng. Phân trường có 1 đồng chí lãnh đạo phụ trách trực tiếp, có 2 chuyên môn: Tổ Xã hội và tổ Tự nhiên, một đồng chí trong Ban chấp hành Công đoàn phụ trách công đoàn và 1 đồng chí Phó Bí thư Đoàn trường phụ trách công tác Đoàn tại phân trường.
Năm 2008, được sự quan tâm của UBND huyện Chi Lăng và của Sở GD&ĐT Lạng Sơn, nhà trường được đầu tư xây dựng một ngôi trường mới trên diện tích 11.446m2 với một nhà 3 tầng có 21 phòng học, các phòng học bộ môn, một khu nhà hành chính 2 tầng và 1 khu tập thể giáo viên 2 tầng với 12 phòng.
Ngày 16 tháng 4 năm 2010, trường THPT Đồng Bành chính thức được thành lập theo Quyết định số 546/QĐ - UBND ngày 16 tháng 4 năm 2010 của Chủ tịch UBND tỉnh Lạng Sơn. Ngày 20 tháng 4 năm 2010 Giám đốc Sở GD&ĐT ra quyết định bổ nhiệm HT của nhà trường và ngày 01 tháng 8 năm 2010, các phó hiệu trưởng và các GV, nhân viên của nhà trường được Giám đốc Sở ra quyết định về công tác chính thức tại trường THPT Đồng Bành. Năm học 2010 - 2011 là năm học chính thức đầu tiên của nhà trường.