โรงเรียนทวีธาภิเศก กรุงเทพมหานคร เป็นโรงเรียนซึ่งพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวได้พระราชทาน เนื่องในวโรกาสที่ทรงครองราชสมบัตินานเป็นสองเท่าของพระบาทสมเด็จพระพุทธเลิศหล้านภาลัย รัชกาลที่ 2 ซึ่งเป็นสมเด็จพระอัยกา
โดยเมื่อปี พ.ศ. 2438 (ร.ศ. 114) ปีมะแม พระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวได้ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าให้กระทรวง ธรรมการ (ปัจจุบัน คือ กระทรวงศึกษาธิการ) ขยายตัวทางด้านการศึกษา จัดให้มีโรงเรียนมากขึ้น โดยเห็นว่าสถานที่ กระทรวงธรรมการบริเวณศาลาต้นจันทร์ วัดอรุณราชวราราม เปิดสอนชั้น 1 ถึงชั้น 4 มีนักเรียน 162 คน ครู 6 คน มีพระครูธรรมรักขิต (สัมฤทธิ์ ลอยเพ็ชร) เป็นครูใหญ่
และได้ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าให้ กรมหมื่นปราบปรปักษ์เป็นแม่กองปฏิสังขรณ์พระอุโบสถวัดอรุณราชวราราม เมื่อปฏิสังขรณ์แล้วเสร็จ ประจวบกับเวลาที่พระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว ได้ทรงดำรงสิริราชสมบัติมาเป็นสองเท่าของพระบาทสมเด็จพระพุทธเลิศหล้านภาลัย จึงทรงบำเพ็ญพระราชกุศลทวีธาภิเษก ถวายพระอัยกาธิราช ณ พระที่นั่งอมรินทรวินิจฉัยมไหยสูรยพิมาน และสมโภชสิริราชสมบัติ ณ พระที่นั่งจักรีมหาปราสาท ในวันที่ 19 กรกฎาคม พ.ศ. 2441
ในการบำเพ็ญพระราชกุศลทวีธาภิเศกนี้ พระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว มีพระราชดำริชักชวนพระบรมวงศานุวงศ์ฝ่ายใน ได้ทรงร่วมบริจาคทรัพย์บูชาธรรมเทศนาเพื่อการปฏิสังขรณ์และสถาปนาถาวรวัตถุในวัดแล้ว จึงทรงพระกรุณาโปรดเกล้าให้สร้างโรงเรียนตรงกุฏิสงฆ์ด้านทิศเหนือ โรงเรียนวัดอรุณราชวรารามเดิม มาเป็นตึกใหญ่ และพระราชทานนามโรงเรียนว่า ทวีธาภิเศก เฉพาะผู้บริจาคมีรายนามของพระบรมวงศานุวงศ์ที่ทรงบริจาคเงินร่วมในการนี้ เช่น
สมเด็จพระศรีพัชรินทรา บรมราชินีนาถ พระราชชนนีพันปีหลวง เป็นเงิน 2,560 บาท (32 ชั่ง)
สมเด็จพระศรีสวรินทิรา บรมราชเทวี พระพันวัสสาอัยยิกาเจ้า เป็นเงิน 2,560
มีพระนามร่วมบริจาคทั้งสิ้น 47 ราย เป็นเงินจำนวน 24,000 บาท
เนื่องในโอกาสเพื่อเป็นที่ระลึกในวันสำคัญยิ่ง ได้มีการสร้างเหรียญที่ระลึกแจกพระบรมวงศานุวงศ์ และข้าราชการทั้งฝ่ายหน้าและฝ่ายในเป็นที่ระลึก ด้วยเหตุนี้ทางโรงเรียนทวีธาภิเศก จึงถือวันที่ 19 กรกฎาคม ของทุกปีเป็น "วันทวีธาภิเศก" และใช้สัญลักษณ์ภาพเหมือนรูปเหรียญ ทวีธาภิเศก เป็นตราประจำโรงเรียน
ในปี พ.ศ. 2494 นายวรสิทธิ์ อินทาปัจ ดำรงตำแหน่งอาจารย์ใหญ่ ได้ย้ายโรงเรียนมาตั้ง ณ บริเวณวัดนาคกลาง ซึ่งเป็นที่ตั้งโรงเรียนในปัจจุบันนี้ โดยย้ายนักเรียนชั้นมัธยมปลายบางส่วนมาเรียน ในปี พ.ศ. 2503 เมื่อการก่อสร้างอาคารเรียนเสร็จสมบูรณ์ จึงได้ย้ายนักเรียนทั้งหมดมาเรียน ส่วนอาคารเรียนหลังเดิม ณ วัดอรุณราชวรารามฯ กรมสามัญศึกษา ได้ทำการเปิดสอนในระดับประถมศึกษา ชื่อว่า โรงเรียนประถมทวีธาภิเศก
ในปี พ.ศ. 2512 นายเรวัต ชื่นสำราญ เป็นอาจารย์ใหญ่ ได้งบประมาณสร้างตึก 4 ชั้น 18 ห้องเรียน เป็นเงินทั้งสิ้นสองล้านบาท ทำพิธีเปิดเมื่อวันที่ 12 กุมภาพันธ์ โดย พระวรวงศ์เธอ พระองค์เจ้าธานีนิวัติ กรมหมื่นพิทยลาภพฤฒิยากร (พระโอรสในพระเจ้าบรมวงศ์เธอ พระองค์เจ้าโสณบัณฑิต กรมขุนพิทยลาภพฤฒิธาดา) เสด็จมาทรงเป็นประธานในพิธีและได้ประทานนามตึกนี้ว่า " ตึกพิทยลาภพฤฒิธาดา " ซึ่งก็คือ ตึก 1 ของโรงเรียนและเปิดใช้มาจนปัจจุบัน
หน้าตึกพิทยลาภพฤฒิธาดา ปัจจุบัน
ในปี พ.ศ. 2547 – พ.ศ. 2551 นางสุกัญญา ภู่พันธาภักดิ์ ดำรงตำแหน่งผู้อำนวยการ เป็นผู้อำนวยการหญิงคนแรกของโรงเรียนทวีธาภิเศกนับตั้งแต่ก่อตั้งโรงเรียนมา ได้สานต่อการพัฒนาโรงเรียนด้านบรรยากาศและสิ่งแวดล้อมให้เอื้อต่อการเรียนรู้ โดยเฉพาะบรรยากาศด้านวิชาการ ส่งเสริมการใช้เทคโนโลยีสารสนเทศเพื่อการเรียนการสอน อาทิ ห้องมัลติมีเดียเพิ่มขึ้นอีกหนึ่งห้องเรียน ห้องเรียนและสื่อการเรียนรู้อีเลกทรอนิกส์ และการจัดสรรเครื่องคอมพิวเตอร์ เชื่อมต่อเครือข่ายอินเทอร์เน็ตให้ทุกกลุ่มสาระการเรียนรู้และห้องสมุดโรงเรียน เพื่อบริการสืบค้นข้อมูลจากอินเทอร์เน็ตแก่ นักเรียนและครูอย่างทั่วถึง จัดทำศูนย์สารสนเทศนักเรียนเพื่อเก็บรวบรวมข้อมูลและบริการสืบค้น ข้อมูลของนักเรียนทั้งด้านวิชาการและปกครองเริ่มโครงการอ่านเฉลิมพระเกียรติฯ จัดชั่วโมง "หยุดทุกอย่างเพื่ออ่าน" ทุกวันพุธ จัดศูนย์พัฒนาวิชาชีพครู เพื่อพัฒนาบุคลากรอย่างเป็นระบบ การระดมทรัพยากรจากชุมชนเพื่อพัฒนาโรงเรียนทุกด้าน นอกจากนี้ ได้จัดตั้งชมรมครูอาวุโสโรงเรียนทวีธาภิเศกร่วมกับสมาคมศิษย์เก่า เมื่อวันที่ 19 กรกฎาคม พ.ศ. 2548 เพื่อให้ ผู้บริหาร และครูทวีธาภิเศกที่เกษียณอายุทุกท่านมีโอกาสกลับมาเยี่ยมโรงเรียน ได้พบปะสังสรรค์ จัดกิจกรรมบริการตรวจสุขภาพ จัดทัศนศึกษาและจัดพิธีแสดงมุทิตาจิตแด่ครูอาวุโส
