温州体育运动学校是1987年经省人民政府批准建立，是浙江省五所重点体校之一，也是浙南地区唯一的全日制中等体育专业学校，前身为温州少体校，创建于1956年。学校培养德、智、体全面发展，具有一定专业运动技术和文化知识的优秀体育人才，为大专院校输送高质量学生，并与浙江省体育职业技术学院联合招收部分“3+2”五年制运动训练专业学生。
现学校设有中专部（6个班）、业余部（包括小学一至六年级11个班，初一至初三年级6个班），共有全日制在读学生877人。学校共设田径、游泳、篮球、排球、乒乓球、羽毛球、体操、艺术体操、蹦床、柔道、跆拳道、摔跤、举重、射击、射箭、皮划艇、拳击、武术、航模等19个项目，其中奥运项目17个。
多年来学校培养了大批优秀体育人才。1956年至2010年该校培养输送的运动员参加世界级比赛获得冠军59个,世界冠军29个，奥运冠军2个，青奥会冠军1个，亚洲冠军48个，全国冠军243人。在第28届雅典奥运会上该校输送的
朱启南以702.7环优异成绩荣获10米气步枪射击金牌并破世界记录。在第29届北京奥运会上该校输送的江钰源获女子体操团体金牌和个人自由体操第4名、全能第6名，朱启南和蔡彤彤在北京奥运会分别荣获10米气步枪和艺术体操集体全能银牌。王芝琳全运会打破女子10米气步枪决赛世界纪录夺冠，射击世界杯秘鲁利马站女子10米气步枪夺金，杭州亚运会同黄雨婷、韩佳予夺得女子10米气步枪团体冠军。2022年射击世锦赛女子10米气手枪项目中，卢恺曼获得冠军，为中国射击队获得了巴黎奥运会这个项目的门票。目前，该校输送的运动员中已有13人获得世界冠军称号：
15人成为奥运选手：朱启南（射击）、王璐瑶（射击）、卢恺曼（射击）、王芝琳（射击）、江钰源（体操）、王文静（体操）、蔡彤彤（艺术体操）、阮怡（游泳）、陈慧佳（游泳）、吕志武（游泳）、李爱月（柔道）、王瑾（柔道）、郑开平（帆船）、刘海媚（帆船）、陈通洲（拳击）。
2009年，陈慧佳在第十三届罗马游泳锦标赛中，获得女子4×100米混合泳接力冠军，并打破世界纪录。白安琪在2010年新加坡青奥会中夺得女子200米仰泳冠军。2010年，在十四届省运会中，该校运动员取得了91枚金牌、103.5枚银牌、84.83铜牌的优异成绩。在广州亚运会上，该校培养和输送的5名运动员获得7金1银3铜，创造了温州运动员参赛亚运会的历史最好成绩。学校先后有400多名学生考入高等院校继续深造，培养成为我国体育界的骨干和运动项目的带头人，还有更多的毕业生在各自不同的岗位上做出了骄人的成绩。
学校注重学生个性发展，努力探索以较强的体育技能和良好素质为内容的“读训并重”的人才培养模式。在加强体育训练的同时，注重文化课学习质量的提高。学校还分别和济南市体育运动学校、上海体育学院附属竞技体校友好结对办学，加强交流、共享资源。
近几年来，学校办学条件不断改善，办学水平和综合实力不断提高，新建学生宿舍楼将于本学期投入使用，现该校正积极筹建体育类高校，学校朝着“创人民满意的教育，办人民满意的学校，做人民满意的教师”这一目标不断努力，三次被评为“全国业余训练先进集体”、两次被评为“全国群体先进集体”，一次被评为“全国青少年体育训练先进集体”，多次被评为“浙江省业余训练先进单位”。2000年学校被
国务院侨办授予“华文教育基地”，2005年2月学校被国家体育总局命名为“国家高水平体育后备人才基地”，2009年1月学校通过国家体育总局的评审，成为新一轮奥运周期的“国家高水平体育后备人才基地。