Bước ngoặt có ý nghĩa vô cùng quan trọng trong tiến trình phát triển của trường THPT Hoàng Văn Thụ là vào tháng 9/1981, hệ chuyên của trường được thành lập. Từ năm học 1981-1982 đến năm học 1993-1994, trường lần lượt mở các hệ chuyên đầu tiên là chuyên toán, chuyên Nga, sau đó là các chuyên hóa, văn... Từ năm học 1993-1994 đến năm học 2000-2001, khối chuyên của trường đã được tách riêng thành trường PTTH năng khiếu Hoàng Văn Thụ, còn khối phổ thông đại trà được tách ra để thành lập trường PTTH chuyên ban Lạc Long Quân. Từ năm học 2001-2002 đến nay, nhà trường chính thức được đổi tên thành trường THPT chuyên Hoàng Văn Thụ. Từ đây, trường nằm trong hệ thống trường chuyên của cả nước, có quy chế hoạt động riêng của trường chuyên biệt. Nhà trường đã từng bước thực hiện lộ trình hiện đại hóa trường chuyên để trở thành trung tâm đào tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài chất lượng cao, phấn đấu xứng tầm với các trường chuyên trong cả nước và khu vực.
30 năm đã qua, kể từ ngày hệ chuyên đầu tiên của trường ra đời, sự nghiệp GD-ĐT của nhà trường không ngừng phát triển với nhiều thành tích rất đỗi tự hào. Trong giai đoạn thứ nhất (từ năm học 1981-1982 đến năm học 1993-1994), các hệ chuyên của trường đã vượt qua những khó khăn, bỡ ngỡ bước đầu để bắt nhịp với việc dạy và học trong môi trường chuyên biệt, cũng từ đó có học sinh giỏi (HSG)?quốc gia, chất lượng giáo dục từng bước được nâng cao. Đến giai đoạn thứ 2 (từ năm học 1993-1994 đến năm học 2000-2001) với tên gọi trường PTTH năng khiếu Hoàng Văn Thụ, số lượng HSG quốc gia tăng lên một cách rõ rệt. Trong vòng 7 năm, nhà trường đã có 265 HS đạt giải quốc gia, góp phần quyết định đưa đội tuyển HSG tỉnh nhà lên vị trí thứ nhất của bảng B (gồm các tỉnh miền núi phía Bắc, Tây Nguyên và đồng bằng sông Cửu Long). Tỷ lệ HS thi đỗ vào các trường cao đẳng, đại học hàng năm đạt từ 70-80%. Trong 10 năm (từ năm học 2001-2002 đến nay) đúng với tên gọi trường THPT chuyên, thành tích của trường đã vươn đến một tầm cao mới. Số lượng, chất lượng giải quốc gia của nhà trường đã tăng rõ nét. Chỉ trong vòng 10 năm, nhà trường đã có 500 HS đạt giải quốc gia. Trường có 9 năm liên tiếp đứng đầu bảng B về thành tích thi HSG quốc gia. Từ năm 2006, khi hoà nhập với tất cả các trường trong cả nước thi cùng một bảng, trường vẫn giữ được thành tích rất đáng tự hào, trong hai năm học liên tiếp 2009-2010 và 2010-2011, trường đều có trên 40 giải quốc gia. Tỷ lệ HS đỗ vào các trường đại học đã tăng nhanh hơn so với giai đoạn trước, đạt từ 87-94%. Trong những năm gần đây, trường còn cho HS tham gia các kỳ thi như: giải toán trên máy tính cầm tay với 90 giải trong 11 năm tham dự; kỳ thi HSG toán Hà Nội mở rộng với 19/20 HS đạt giải, trong đó có 2 HCV; 5 HS tham dự kỳ thi Olimpic toán Singapore mở rộng đã đem về cho tỉnh 5 HCB. Ngoài ra, các cuộc thi: trại hè Hùng Vương, sáng tạo Robocon, cuộc thi của các trường chuyên khu vực duyên hải... trường tham gia đều đạt được kết quả cao.
Có thể khẳng định, trong dòng chảy trên 60 năm qua, 30 năm phát triển của hệ chuyên là khoảng thời gian đã làm nên những thành tích rực rỡ, vẻ vang nhất cho nhà trường. Vào các năm học 1991-1992, 1997-1998, trường lần lượt được Nhà nước tặng thưởng Huân chương Lao động hạng nhì và Huân chương Lao động hạng nhất; năm học 2001-2002, nhà trường được tặng thưởng Huân chương Độc Lập hạng ba. Các tổ chuyên môn lý - hóa - sinh, ngoại ngữ - kỹ thuật - thể dục và văn - sử - địa vào các năm 2000-2001 và 2004 lần lượt được tặng thưởng Huân chương Lao động hạng ba. Từ năm 1991 đến nay, trường THPT chuyên Hoàng Văn Thụ bồi dưỡng cho tỉnh nhà 1.101 HS đạt giải HSG quốc gia, trong đó, riêng HS nhà trường 943 giải và 17 HS được tham dự đội dự tuyển quốc tế. Kết quả của kỳ thi HSG quốc gia hàng năm đã tiếp tục khẳng định chất lượng giáo dục mũi nhọn, ổn định, bền vững của nhà trường.
Chính nhờ những thành quả to lớn trong những năm qua mà năm 2010, nhà trường vinh dự được đón nhận Huân chương Độc Lập hạng nhì - phần thưởng cao quý của Đảng, Nhà nước trao tặng. Thành công này là kết qủa của sự chăm lo, quan tâm lãnh đạo của Bộ GD-ĐT, của Tỉnh ủy, HĐND, UBND và các ban, ngành của tỉnh, thành phố và các huyện, là thành quả của sự chỉ đạo sâu sát của Sở GD-ĐT, sự đóng góp công sức, trí tuệ của các thế hệ nhà giáo và toàn thể HS nhà trường. Đây cũng là kết quả của sự phối hợp giữa nhà trường với PHHS, các tổ chức KT-XH, sự giúp đỡ của cơ quan thông tấn, báo chí...
Bước vào thời kỳ mới, trường PTTH chuyên Hoàng Văn Thụ phấn đấu vươn lên tầm cao mới đáp ứng yêu cầu đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao cho sự phát triển KT-VH-XH của tỉnh nhà. Mục tiêu cơ bản trong sự phát triển của trường những năm tới là: tiếp tục đổi mới công tác quản lý, nâng cao chất lượng GD-ĐT, trên nền giáo dục toàn diện phấn đấu tăng số lượng, chất lượng HSG các cấp và HSG quốc gia, hướng tới có HSG quốc tế; từng bước hiện đại hóa cơ sở vật chất, trang thiết bị dạy học, xây dựng trường THPT chuyên Hoàng Văn Thụ trở thành đơn vị Anh hùng Lao động trong thời kỳ đổi mới.
Để thực hiện thắng lợi mục tiêu vẻ vang đó, trước hết trường cần tập trung quán triệt, xây dựng chương trình, kế hoạch hành động cụ thể, có tính khả thi cao; thực hiện tốt nghị quyết đại hội các cấp. Tiếp tục triển khai có hiệu quả các CVĐ và phong trào thi đua. Ngoài ra, cần tăng cường các biện pháp quản lý giáo dục theo hướng đổi mới đáp ứng yêu cầu đào tạo nguồn nhân lực phục vụ sự nghiệp CNH-HĐH quê hương, đất nước. Phấn đấu trong một vài năm tới có HSG khu vực và quốc tế. Bên cạnh đó, cần chăm lo xây dựng đội ngũ CB-GV; tích cực đổi mới phương pháp dạy - học, ứng dụng công nghệ cao trong quản lý và giảng dạy. Hơn nữa cũng tích cực huy động các nguồn lực để tiếp tục tăng cường đầu tư cho cơ sở vật chất theo hướng chuẩn hóa, đồng bộ, HĐH, xây dựng với tầm chiến lược 2010-2020. Đặc biệt, cần thực hiện tốt công tác xã hội hóa giáo dục, tăng cường mối quan hệ với các cấp ủy Đảng, chính quyền, đoàn thể, các ngành, các nhà trường trong và ngoài nước...
Phát huy truyền thống 64 năm thành lập trường, đặc biệt là 30 năm xây dựng hệ chuyên, chúng ta hoàn toàn tin tưởng rằng, dưới sự lãnh đạo của Tỉnh ủy, HĐND, UBND tỉnh, sự chỉ đạo của Sở GD-ĐT, sự chăm lo, quan tâm của các ban, ngành, đoàn thể và nhân dân trong tỉnh, sự nỗ lực phấn đấu của tập thể sư phạm nhà trường và các em HS, trong giai đoạn mới, tầm vóc và vị thế của trường PTTH chuyên Hoàng Văn Thụ sẽ phát triển một tầm cao mới, xứng đáng với niềm tin yêu của Đảng bộ, chính quyền và nhân dân trong tỉnh.