Awalnya, sekolah ini hanya berupa SMA Partikelir A dan C yang berdiri pada tahun 1958 dan membuka pendaftaran di SMP Negeri 1 Cilacap dengan jumlah siswa 60 anak. Kala itu, kegiatan belajar mengajar dilakukan berpindah-pindah tempat, mulai dari SGB selama 6 tahun (sekarang menjadi gedung SMA Negeri 3 Cilacap), lalu pindah ke Gedung Kesenian di Pelabuhan Cilacap, dan terakhir pindah ke SMP Negeri 2 Cilacap di Jl. D.I. Panjaitan. Para guru pengajar pun sebagian besar berasal dari Cilacap, sebagian yang lain didatangkan dari Purwokerto.
Berdasarkan Surat Perintah Padim Pekuper Tjilatjap tertanda Lettu (Inf.) Nasoem W.S. no. SP-PPKP/08/4/1960 tertanggal 26 April1960, maka mulai dibangunlah gedung untuk SMA Negeri A, B, C di Jl. M.T. Haryono 730 (menjadi lokasi permanen hingga sekarang). Keputusan itu merupakan hasil kesepakatan antara Bupati Cilacap dengan Padim Pekuper Cilacap beserta POM SMA pada tanggal 25 April1960 tentang rencana biaya dan pelaksanaan pembangunan SMA Negeri A, B, C Cilacap.
Bangunan gedung SMA Negeri 1 Cilacap yang pertama hanya terdiri atas 4 kelas yang dilengkapi meja tulis, bangku, papan tulis, dan almari untuk keperluan kelas dan guru. Pembangunan gedung beserta isinya tersebut menelan dana Rp 144.000,00. Bangunan tersebut belum sepenuhnya permanen, sebagian tembok masih berupa anyaman bambu. Pembangunan gedung baru dilanjutkan dengan membangun 6 ruang yang berhadapan dengan 4 kelas yang sudah ada, dilanjutkan pembangunan 4 ruang berikutnya untuk menghubungkan dua blok ruangan yang berhadapan sehingga membentuk huruf U dengan lapangan di tengah-tengahnya.
Pembangunan SMA Negeri 1 Cilacap dimulai lagi pada tanggal 18 Mei1966 ke bagian depan sehingga menutup bentuk huruf U (bentuk bangunan sebelumnya) menjadi bentuk bangunan segiempat. Pembangunan ini dilakukan oleh para siswa beserta para tahanan politik G30S/PKI dari Nusakambangan di bawah pengawasan langsung oleh Dandim Cilacap, Letkol. Hadisutomo. Penanggung jawab lapangan diserahkan kepada Kasdim Mayor Kusworo yang dibantu oleh bagian logistik Mayor Purnawarman Tugiman serta mantan Kepala LP Cilacap Tugimin dan Sukimin. Bantuan material pembangunan gedung SMA Negeri 1 Cilacap ini kebanyakan datang dari desa-desa berupa 20 ribu batu bata, semen dari pengusaha Tionghoa, kayu dari Nusakambangan, dan genteng pres.
Bangunan tersebut selesai dikerjakan pada 17 Agustus1967 dan diresmikan oleh Gubernur Jawa Tengah saat itu, Moenadi. Gedung ini selain menjadi gerbang masuk juga terdiri atas 7 ruangan, yaitu ruang kepala sekolah, ruang guru, ruang tata usaha, ruang perpustakaan, dan ruang-ruang kelas. Peristiwa penandatangan prasasti peresmian bangunan oleh Gubernur Munadi dijadikan sebagai hari ulang tahun SMA Negeri 1 Cilacap yang diperingati setiap tahunnya. Apabila dilihat dari sudut pandang perubahan status dari SMA Partikelir A dan C menjadi SMA Negeri A, B, C, maka hari ulang tahun SMAN 1 adalah pada tanggal 11 Juni. Adapun apabila dilihat dari serah terima oleh Kepala SMP Negeri 1 Cilacap, Wardoyo, kepada Slamet Singawilastra sebagai Kepala SMA Partikelir A dan C yang kemudian berubah status menjadi SMA Negeri A, B, C, maka hari ulang tahunnya jatuh pada tanggal 1 Agustus.
Struktur kelembagaan
Sejak berdiri hingga sekarang, SMA Negeri 1 Cilacap telah dipimpin oleh 12 kepala sekolah, yaitu Slamet Singawilastra, Paryadi, Basuki Rahardjo, Sumitro, Sri Waluyo Mangkudikoro, Hastuti S.K., Muhargo, Sabar Hadiwardodjo, Sutanto, Alip Suwarno, Tri Winarso, dan M. Unggul Wibowo. Adapun jumlah guru keseluruhan saat ini berjumlah 66 orang yang rata-rata sudah berpengalaman ditambah 24 tenaga administrasi yang siap membantu menyukseskan visi, misi, dan program sekolah.
Saat ujian pertama kali diadakan pada tahun 1961 di SMA Negeri Purwokerto, ternyata hasil nilai rata-rata siswa sekolah ini berada di atas SMA Negeri Purwokerto yang lebih dahulu berdiri.
Kelas XI terdiri atas program IPA (8 kelas), IPS (3 kelas), dan bahasa (1 kelas)).
Kelas XII terdiri atas program IPA 8 kelas), IPS (3 kelas), dan bahasa (1 kelas)).
Jumlah kelulusan setelah adanya kebijakan standar minimal nilai kelulusan tahun ajaran 2002/2003 dan 2003/2004 yang sempat kisruh, hampir tidak menimbulkan masalah yang berarti bagi SMA ini karena kelulusan mencapai 100 persen tiap tahunnya. Hal itu disebabkan karena persiapan yang dilakukan cukup maksimal dan seleksi masuk pun telah diupayakan sedemikian rupa agar siswa bisa menyesuaikan diri. Di sekolah ini, setiap siswa harus memiliki semangat, motivasi, dan keyakinan diri untuk berkompetisi positif dalam belajar dengan teman-temannya serta siap mental maupun fisik.
Syarat memasuki program studi (penjurusan IPA, IPS, dan bahasa) pun telah distandardisasi dan diberitahukan terlebih dahulu kepada siswa. Khusus untuk masuk jurusan IPA, minimal nilai rata-rata untuk mata pelajaran IPA (Fisika, Kimia, Biologi, dan Matematika) minimal 70 (sebelum pembulatan). Adapun untuk jurusan IPS, nilai minimal mata pelajarannya (Ekonomi-Akuntansi, Sosiologi- Sejarah, dan Geografi) minimal 68, demikian juga untuk jurusan bahasa yang mensyaratkan nilai minimal 68 untuk mata pelajaran yang tercakup dalam jurusan tersebut.
Prestasi
Prestasi yang diraih setiap tahun pun tidak pernah sepi, baik di tingkat kabupaten hingga nasional dalam berbagai bidang, baik akademik maupun non-akademik. Dalam beberapa tahun terakhir ini prestasi yang diperoleh pada tingkat karesidenan, provinsi, dan nasional cukup membangggakan, seperti keberhasilan meraih juara 1 dalam lomba karikatur tingkat nasional, juara umum lomba debat bahasa Inggris dari Unsoed, masuk 30 besar nasional olimpiade Fisika, juara 2 lomba Akuntansi se-Jawa Tengah dan Yogyakarta yang diselenggarakan UGM, juara 1 lomba mata pelajaran Matematika tingkat provinsi, dan bahkan berhasil masuk dalam tahap kedua babak penyisihan olimpiade Matematika tingkat nasional.