Tolna vármegyében, a Völgység szemet gyönyörködtető, változatos domborzatú környezetében, ékszerdobozként emelkedik a gimnázium szecessziós főépülete.
Az iskolát a jelentős számú evangélikus lakosság szándéka szerint 1806-ban alapították Sárszentlőrincen. Az intézmény elé kettős célt állítottak: egyrészt hazafias érzelmű, a nyelvben jártas tanítók képzését, másrészt a továbbtanulni vágyó ifjaknak megfelelő műveltség nyújtását. 1806 és 1853 között ún. Schola Trivalis, vagyis három évfolyamú kisgimnázium volt. Ebben az időben, 1831-33 között volt itt kisdiák Petrovics Sándor. Az iskolát 1870-ben telepítették át Bonyhádra, majd 1935-ben átadták az idős fákkal díszes belső udvar egyik ékességét, az internátus új épületét, amely a kor színvonalán igazán modernnek számított.
Az államosítás után, 1949-ben az intézmény felvette egykori diákja, Petőfi Sándor nevét. Mindvégig magas szintű képzés jellemezte a gimnáziumot, így méltán büszkélkedhet híressé vált tanítványaival: több akadémikus, egyetemi tanár, író, költő, orvos, püspök (Ordass Lajos, Cserháti József, Mayer Mihály, Illyés Gyula, Sass István, Balassa János, Lotz János, Mőcsényi Mihály, Tamás Menyhért, stb.) került ki az iskolából.
Az állami gimnázium 1992-ben került vissza az evangélikus egyház tulajdonába. Az épület teljes körű külső felújítása után 1996-ban új, 160 férőhelyes, modern kollégiumot adtak át, amely már a XXI. század igényeire épült.
Az iskola 2006-ban ünnepelte fennállásának kétszázadik évfordulóját.