На 1 септември 1883 г. се открива Казанлъшкото областно нормално училище за начални учители, дало първи випуск в края на учебната 1885/86г. Поради участие в Сръбско-българската война учениците са изгубили четири учебни месеца, затова изпитите за завършен курс започнали на 15 юли 1886 г.
От началото на учебната 1886/87 г. (четвърта от основаването му) Казанлъшкото нормално училище било преименувано в Педагогическо трикурсно училище.
Есента на 1888 г. Казанлъшкото педагогическо училище преживява чувствителна промяна. Към него било присъединено градското трикласно училище и от 1 септември същата година било отворено държавно образцово първоначално училище. Така че КПУ от 1 септември 1888 г. започнало да се назовава Казанлъшко държавно педагогическо, трикласно и образцово училище.
На 1 септември 1896 г. Казанлъшкото педагогическо училище станало четирикурсно.
Тъй нареченият “Мушанов закон” за народно просвещение от 1909 г. направил решителна реформа и в педагогическите училища. Курсът им бил увеличен с една година, станали петокласни. Но първите им три класа останали напълно общообразователни, а само последните два били специални – педагогически. Така реформираните педагогически училища остават до тяхното закриване през 1933 г.
В годината на своя петдесетгодишен юбилей – 1933 година Казанлъшкото училище “Кирил и Методий” престанва да съществува като педагогическо. След като, по ирония на съдбата, през лятото на 1933 година то е закрито от тогавашния министър на народната просвета д-р Атанас Бояджиев, възпитаник на КПУ.
На 5 септември 1934 г. след краткото преустройство само за една учебна година (1933/34) на КПУ в пълна смесена гимназия, в началото на следващата учебна година (5.ІХ.1934 г.) тя наново се преустройва вече като нов тип средна реална гимназия с три годишен курс на обучение и в два профила – като мъжка и девическа гимназия продължава да се развива през следващите двадесет години – до 1954 година.
През учебната 1954/55 година гимназия “Кирил и Методий” преживява поредната структурна промяна в българското училище. Така на територията на училище “Кирил и Методий” се появяват две нови средни училища – І-во средно училище “Никола Вапцаров” и ІІ-ро средно училище “Кирил и Методий” .
С оглед на все повече утвърждаващата се модерна тенденция за сближаване на общообразователната с професионалната подготовка на учениците дванадесет години по-късно – през учебната 1966/67 година двете училища прерастват в І-ва и ІІ-ра политехнически гимназии, запазвайки стария патрон на училището. В своето петнадесетгодишно съществуване от 1966 до 1981 година ІІ-ра ПГ “Кирил и Методий” на практика доказа, че е достоен наследник на КПУ. Особени заслуги за водещата роля на гимназията сред другите средни училища в община Казанлък има училищното ръководство в лицето на Иванка Гарушева – доаен на директорите в град Казанлък с най-дълъг стаж като директор отначало на девическата гимназия и в последствие на ІІ ПГ “Кирил и Методий” в продължение на 19 години от 1951 до 1970 година, и Боньо Папазов – директор на гимназията в последните десет години от 1970 до 1980 година.
Новата 1980/81 учебна година внася чувствителни промени в развитието на гимназия “Кирил и Методий” като учебно заведение. В съответствие с новоприетия закон за средното образование, който съдържа два важни приоритета – концепцията за всеобщо средно образование и за многостранно развитие на личността на ученика, се променя и структурата на гимназията. През юни 1981 година в резултат на обединението на две училища ІІ ПГ “Кирил и Методий” и ОУ “Христо Смирненски” се поставя начало на новото голямо училище ЕСПУ “Кирил и Методий”.
На 1 септември 1990 г. ЕСПУ “Кирил и Методий” престава да съществува след промените в програмите на Министерството на просветата за разделяне на основното от средното образование. Така на мястото на ЕСПУ “Кирил и Методий” възникнаха две нови училища: Гимназия “Кирил и Методий” и Основно училище “Мати Болгария”.
През 1992 г. гимназията се преобразува в хуманитарна, а от 2016 г. е Профилирана хуманитарна гимназия “Св. Св. Кирил и Методий”.