Szkoła została powołana rozporządzeniem cesarza Austrii Franciszka Józefa I z 1871. W 1893 została przeniesiona do nowego budynku przy ul. Studenckiej 12. Autorstwo projektu neorenesansowego budynku przypisuje się dwóm architektom – Stanisławowi Ciechanowskiemu i Józefowi Sare – budowniczym wielu budynków użyteczności publicznej w Krakowie, w tym szpitala psychiatrycznego i okulistycznego przy ul. Kopernika, Gimnazjum św. Anny , czy gmachu Urzędu Wojewódzkiego. Szkoła miała profil politechniczny a nauczanie odbywało się w języku polskim. Dzięki zatrudnieniu wybitnych nauczycieli szkoła osiągnęła bardzo wysoki poziom nauczania.
W latach I wojny światowej w budynku szkoły znajdował się szpital wojskowy. W roku 1921 szkoła zmieniła nazwę na VIII Państwowe Gimnazjum Matematyczno - Przyrodnicze im. Augusta Witkowskiego a od 1937 r na VIII Państwowe Liceum i Gimnazjum im. Augusta Witkowskiego w Krakowie. O wysokim poziomie nauczania świadczyła możliwość ubiegania się absolwentów o przyjęcie bez egzaminów wstępnych na najbardziej renomowaną uczelnię międzywojnia – Politechnikę Lwowską. W roku 1926 za pomocą anteny zamontowanej na dachu budynku wyemitowano pierwszy w Krakowie sygnał radiowy.
W czasie II wojny światowej szkoła została zdewastowana. Nauka została wznowiona w 1945 r. W roku 1956 nastąpiła kolejna, ostatnia już zmiana nazwy na V Liceum Ogólnokształcące, które funkcjonuje do dnia dzisiejszego.
Obecnie szkoła jest jedną z najbardziej prestiżowych szkół ponadpodstawowych w Polsce. Absolwentami szkoły było wielu wybitnych przedstawicieli polityki, kultury, sztuki i nauki. Główny budynek obecnego V LO od 1996 r. znajduje się w rejestrze zabytków.