Здание школы начали строить в июле 1935 вместе с десятью другими школами города, а уже 7 сентября 1936 года школа № 3 открылась. В годы войны в здании размещалась железнодорожная поликлиника и эвакопункт. В 1942 году здесь формировался экипаж бронепоезда «Свердловский железнодорожник», и школьники, собиравшие металлолом, приняли в том посильное участие. В 1967 году третью железнодорожную школу перевели на Стрелочников, 41, а в здание на Челюскинцев въехала школа № 2, до этого ютившаяся в небольших помещениях на Братьев Быковых. Среди знаменитых учеников школы – герой СССР, космонавт В. Г. Лазарев. В 1973–1974 годах здание реконструировали и расширили. В 1992 году школе присвоили статус гимназии, а в 1996-м вторая железнодорожная превратилась в 155-ю.