Pirmoji lietuviška gimnazija rytų Lietuvoje
Gimnazija įkurta 1915 m. spalio 9 d. ir vadinosi „Jono Basanavičiaus, Mykolo Biržiškos ir Povilo Gaidelionio Vilniaus lietuvių gimnazijos kurso pamokos“. Direktoriumi paskirtas Mykolas Biržiška, lietuvių kalbos mokytojas. 1915 m. spalio 18 d. gimnazijoje prasidėjo pamokos lietuvių kalba vilniečio turtuolio Pimenovo name, tuometinės Didžiosios Pohuliankos gatvėje, 14/17 (dabartinis Mindaugo ir J.Basanavičiaus gatvių kampas).
1915 m. gruodžio 22 d. gimnaziją ima globoti „Ryto“ draugija. Nuo to laiko ji ir buvo vadinama „Ryto“ draugijos Vilniaus lietuvių gimnazija.
Mokyklai sparčiai plečiantis „Ryto“ draugija nebesugeba jos išlaikyti savo lėšomis ir 1918 m. lapkričio 27 d. perduoda ją vyriausybės žinion. 1918 gruodžio 1 d. Švietimo ministerija šią mokyklą pavadino „Pirmąja Vilniaus vyrų gimnazija“ ir perkëlë ją į tinkamesnes patalpas dabartinėje Vilniaus Muzikos akademijoje.
1921 m. rūgpjūčio 22 d. gimnazija pavadinta Vytauto Didžiojo vardu.
1921 m. spalio 1 d. lenkų okupantai įsiveržia į tuometines gimnazijos patalpas (A. Mickevičiaus g. 38) ir jėga išvaro pedagogus bei mokinius į gatvę. Praejus 15 dienų gimnaziją priglaudė žydų visuomenės veikėjai jų realinėje gimnazijoje (Arklių g. 1).
Dėl nepalankių darbo sąlygų žydų gimnazijoje 1921 m. gruodžio 1 d. M.Biržiška išnuomoja patalpas Pilypo g. 12 (dabartinėje Šermukšnių gatvėje 3).
1922 m. okupantai ištrėmė gimnazijos direktorių M.Biržišką. Į jo vietą išrenkamas Marcelinas Šikšnys jau pagarsėjęs kaip rašytojas, dramaturgas ir kaip pedagogas.
1931 m. Vytauto Didžiojo gimnazija persikelia į erdvų Konstantino Stašio namą A. Jakšto gatvėje 5. 1940 m. Lietuvos Švietimo ministerijos nurodymu Vytauto Didžiojo gimnazija buvo padalinta į 2 dalis: berniukų gimnazijai paliktas Vytauto Didžiojo vardas, o atskirtoji mergaičių klasių dalis tapo atskira Birutės vardo gimnazija.
1942 m. hitlerininkai išvarė Vytauto Didžiojo gimnaziją į Didžiąją g. 32. Tuomet šiai mokyklai teko ieškoti prieglobsčio amatų mokykloje (Pamėnkalnio g. 11).
1944 m. bolševikų valdžia atima garbingą Vytauto Didžiojo gimnazijos vardą. Mokykla pavadinama I berniukų gimnazija. 1945 m. pradžioje berniukai pradėjo mokytis po pietų Vilniaus II-je mergaičių gimnazijoje (Šv.Ignoto g. 3).
1946 m. I berniukų gimnazija buvo perkelta į ankstyvesnes patalpas (Didžioji g. 32). 1949 m. ji buvo reorganizuota ir pavadinta Vilniaus I vidurine mokykla.
1957 m. gruodžio 14 d. Lietuvos TSR Švietimo ministro įsakymu Vilniaus I vidurinei mokyklai suteikiamas Antano Vienuolio vardas.
Nuo 1983 m. mokykla perkelta į buvusios gudų, vėliau rusų mokyklos patalpas – Aušros Vartų g. nr. 23, kuriose dabar yra A. Vienuolio pagrindinė mokykla.
1995 m. mokykloje atliktas kapitalinis remontas.
2000 m. mokyklai suteikiamas gimnazijos statusas.
2005 m. rugsėjo 1 d. Vilniaus Antano Vienuolio gimnazija reorganizuota į Vilniaus Antano Vienuolio pagrindinę mokyklą ir Vilniaus Vytauto Didžiojo gimnaziją.
Šioje gimnazijoje dirbo tokie žymūs ir garbūs žmones kaip Antanas Smetona, Aleksandras Stulginskis, Jonas Vileišis, Kazys Bizauskas, Jurgis Krikščiūnas, Jokūbas Šernas, Mečislovas Bizauskas ir kitos nepriklausomos Lietuvos iškilios asmenybės.
