По новому уставу учебных заведений, опубликованному в 1804 году, вместо Народных училищ учреждались общеобразовательные школы трёх типов: гимназии, уездные и приходские училища.

Знаменательным событием в истории образования Сибири стал 1789 год, когда в Иркутске было основано Главное народное училище. Это учебное заведение объединило в себе существовавшую городскую школу, ее учеников, преподавательский состав и материальную базу. Руководителем училища был назначен надворный советник Франц Иванович Ланганс, а преподавателями стали выпускники Петербургской учительской семинарии.
Обучение в училище длилось пять лет, а программа включала такие предметы, как русский язык, математика (арифметика и геометрия), естествознание, история (гражданская и всеобщая), география, механика и физика. В связи с потребностью государства в переводчиках для взаимодействия с восточными странами на начальном этапе преподавались монгольский, китайский, маньчжурский и японский языки, позже к ним добавились французский и немецкий.
Первоначально Главное народное училище располагалось в реконструированном каменном здании бывшей городской школы на Тихвинской площади. Из-за недостатка места в 1799 году училище переехало в новое, более просторное здание на Заморской улице (Ленина).

В 1805 году, в соответствии с новым уставом учебных заведений, Иркутское Главное Народное училище преобразуется в Классическую гимназию с пансионом. Гимназия заняла здание Народного училища на Заморской улице (ул. Ленина, 5а) вблизи ее пересечения с Харлампиевской улицей (Горького). Торжественное открытие ознаменовалось крестным ходом из Богоявленского собора к Тихвинской церкви, и далее возглавляемый преосвященным Вениамином, крестный ход направился к зданию учебного заведения, где и был исполнен обряд освящения.
В гимназии преподавались: российская словесность, математика, физика, общая история, естественная история, география, логика, статистика, рисование, немецкий и латинский языки, танцы. В гимназию в основном поступали дети гражданских и военных чиновников, а также купцов и именитых граждан города. Науки преподавали учителя упразднённого Главного Народного училища, позднее – прибывшие выпускники Петроградского педагогического института. Физико-математические науки преподавал И.Г. Новотроицкий, философию и словесность – М.В. Нежданов, историю и географию — П.А. Урусов. В программу обучения также были включены иностранные языки: французский, китайский и японский. Немецкий язык преподавал лютеранский пастор И.Ю. Беккер, японский – Н.П. Колотыгин, японец по национальности.
Руководили Губернской гимназией лучшие сибирские ученые и общественные деятели. Среди них выделялся замечательный исследователь Сибири Петр Андреевич Словцов, сосланный сюда еще при императоре Александре I. Став директором гимназии в 1815 году, он улучшил учебный и воспитательный процессы и уже через несколько лет попечитель Казанского учебного округа, автор учебника «Арифметика» Магницкий напишет: «Сибирский генерал-губернатор (М.М. Сперанский) пишет мне, что Иркутская гимназия есть достоверно лучшая по всей России». И это не было преувеличением, не было восхвалением своих местных предприятий. При П.А. Словцове библиотека при Губернской гимназии была лучшей в Сибири.
В 40‑х годах XIX века помещения Губернской гимназии расширяются за счёт пристройки дополнительных зданий по проекту архитектора А.В. Васильева. Строительный комитет, ведающий пристройкой зданий Гимназии, Высочайше утверждается 2 января 1843 года Императором Николаем I. К существующему зданию пристраивается «покой», в котором северное и южное крылья были двухэтажными, а восточное – трёхэтажным. В двухэтажных частях находились учебные комнаты, а в восточном – квартиры преподавателей и спальные комнаты (дортуары) казённокоштных гимназистов. Строительство было закончено в 1846 году.

25 декабря 1862 года Высочайше утверждается Положение, разработанное Сибирским комитетом, об учреждении звания почётного попечителя Иркутской Губернской гимназии и о порядке его избрания и утверждения в должности. Это было сделано с целью улучшения материального положения гимназии и облегчения решения многих вопросов жизнедеятельности учебного заведения.
Большой ущерб Губернской гимназии был нанесён в 1879 году страшным пожаром, поглотившим большую часть города. Сгорели внутренние помещения со всем содержимым и строительные конструкции здания. Через два года Губернская гимназия была восстановлена. Занятия во вновь отстроенном здании начались 31 августа 1883 года, а всё здание было освящено 16 октября этого же года.
В связи с военными действиями на востоке России в Иркутске было размещено много военных госпиталей для излечения раненых и больных воинов. Очень сильно ощущалась нехватка в госпиталях квалифицированного младшего медицинского персонала. Поэтому 16 ноября 1904 года при Губернской гимназии открываются шестинедельные курсы Общества Красного Креста по подготовке сестёр милосердия. Записалось на эти курсы 140 девушек и женщин. 4 февраля 1905 года после испытаний курсистки поступили на работу сестрами милосердия в иркутские госпиталя. А с разрешения главного инспектора училищ Восточной Сибири Дедова на время летних каникул с 15 апреля по 1 августа здание пансионата Губернской гимназии занято под военный госпиталь.
С 1915 года Губернская гимназия потеснилась, в её стенах разместилась 2-я Иркутская школа прапорщиков. С 1975 года в этом здании находится Иркутский областной художественный музей имени В.П. Сукачёва.