光绪三十二年（1906）五月，浙江巡抚张曾奉准以省城的贡院旧址改建浙江官立两级师范学堂，于光绪三十四年春校舍落成，四月开学，设优级师范选科、初级师范简易科和体操专修科，在全省范围招生，其中初级部430余人，高级部（优级选科）220余人。

民国元年（1912），学堂改称学校。浙江两级师范学校的优级部停办，其公共科学生并入北京高等师范学校，留下初级部继续办理。民国2年5月，省议会通过《筹设省立师范学校决议案》，将两级师范学校的初级部改为省立第一师范学校。民国12年（1923），根据教育部的指令，学校实行中、师合校制，浙江省立第一师范学校与浙江省立第一中学合校，两校合称浙江省立第一中学校。民国17年（1928）秋，省立第一中学的第二部改成师范训练班，招收初中毕业生，修业期为1年。民国20年（1931），单设为省立杭州师范学校。民国26年（1937）抗日战争爆发后，省立杭州师范学校迁至丽水县后与杭嘉湖地区内迁的省立杭州高级中学、省立杭州初级中学、省立杭州女子中学、省立嘉兴中学、省立湖州中学5所省立中学和省立民众实验学校，先组成省立临时联合中学，成立师范部。抗日战争胜利后，省立临时联合师范学校迁回杭州市膺白路（今南山路），复称省立杭州师范学校。

1966至1970年，被迫停止招生。

1973年，原杭州幼儿师范学校改成浙江师范学校，面向全省招生，培养音乐、美术师资。

1978年，以杭州师范学校为基础筹办师范专科学校；省革委会批示，在国务院尚未批准前，先作为浙师院的分校分别招生开学；下半年，国务院批准浙江师范学院杭州分校为杭州师范学院 。

2000年，杭州师范学校、杭州教育学院、杭州市法律学校、杭州工艺美术学校并入杭州师范学院；2001年，通过教育部本科教育工作合格评估；杭州医学高等专科学校合并入杭州师范学院。杭州医学高等专科学校附属医院（杭州市第二人民医院）更名为杭州师范学院医学院附属医院。 2007年，更名为杭州师范大学 ；通过教育部本科教学工作水平评估并获得优秀。