1969 beschloss der Rat der Stadt Solingen die Errichtung eines (seinerzeit) fünften Gymnasiums und den Neubau eines bis 1976 fertigzustellenden Schulgebäudes. Zum Schuljahr 1970/71 wurden zwei Vorlaufklassen am Gymnasium Schwertstraße eingerichtet, die in einer Dependance im Gebäude der ehemaligen Hauptschule Weeg untergebracht waren. Mit Beginn des Schuljahrs 1972/73 nahm die neugegründete Schule mit sechs Klassen in den Jahrgängen 5-7, 170 Schülern und 16 Lehrern ihren Betrieb auf. Bis zur Fertigstellung des Neubaus war sie im so genannten „Roten Esel“ untergebracht, einem 1877 errichteten und durch seine markanten roten Ziegelmauern auffallenden ehemaligen Volksschulgebäude im Stadtteil Wald, dessen zehn Klassenräume schon bald nicht mehr ausreichten, so dass auf dem Schulhof behelfsmäßige Pavillons errichtet und schließlich sogar Klassen in benachbarte Schulen ausgelagert werden mussten.
Im Unterschied zu den bereits bestehenden Solinger Gymnasien wurde die Schule von Anfang an koedukativ geführt. Sie wuchs in den folgenden Jahren sehr schnell und erreichte bereits 1980 mit 1122 Schülern den bisherigen Höchststand der Schülerzahl. Mit seinem jungen Lehrerkollegium verstand sich das Gymnasium Vogelsang bewusst als moderne, offene und fortschrittliche Schule, was gelegentlich zu Konflikten führte. So musste das 1974 eingeführte progressive Deutschbuch „drucksachen“ nach heftigen Auseinandersetzungen in der Lokalpresse und den politischen Gremien wieder abgeschafft werden. Auch die Schülerschaft des Gymnasiums stellte ihren rebellischen Geist mehr als einmal unter Beweis, so zum Beispiel 1989, als eine Gruppe von Schülern in einer Nacht-und-Nebel-Aktion vor der Schule eine über zwei Meter hohe Metallskulptur „Don Quijote kämpft gegen Aktenordner“ errichtete, deren allmählich verfallende Überreste lange ein Wahrzeichen der Schule bildeten. 2011 wurde die inzwischen schrottreife Skulptur durch einen neuen Don Quijote ersetzt.
Auch die Errichtung des neuen Schulzentrums, das in verkehrsgünstiger Lage zwischen den Stadtteilen Wald und Gräfrath auf der Feldflur des Eigener Feldes in der Nähe des Botanischen Gartens entstand, ging nicht reibungslos vonstatten, da die Stadt Solingen 1975 entgegen der Ausschreibung den Bauauftrag nicht an den 1. Preisträger des Architekturwettbewerbs vergab, sondern an den 2. Preisträger, den Düsseldorfer Architekten Olaf Jacobsen. Der Grundstein zum bis dahin größten und mit Baukosten von40 Millionen DM schließlich auch teuersten Schulbau in der Solinger Geschichte wurde 1977 gelegt.
Das Schulzentrum Vogelsang sollte ursprünglich neben dem Gymnasium eine Hauptschule und eine Realschule aufnehmen. Wegen der rasch steigenden Schülerzahlen wurde die Planung aber noch während des Baus geändert, so dass 1979 nur die Realschule Vogelsang und das Gymnasium Vogelsang in das neue Gebäude einzogen, das trotz seiner 80.000 m2 für die 1900 Schüler beider Schulen kaum ausreichte. Im selben Jahr wurden die ersten Abiturienten entlassen.
Bei den Debatten um die Errichtung von Gesamtschulen in Solingen war das Schulzentrum Vogelsang wiederholt als Standort für eine Gesamtschule im Gespräch. 1981 und 1985 konnten entsprechende Pläne nicht zuletzt durch den energischen Widerstand von Eltern, Schülern und Lehrern erfolgreich abgewehrt werden. 1986 nahm der Montessori-Zweig seine Arbeit auf. 1989 brannte die Fünffach-Sporthalle des Schulzentrums infolge eines Kurzschlusses vollständig nieder; der Schaden lag bei mehr als 7 Millionen DM. Bis 1992 wurde die Halle nach den alten Plänen wiederaufgebaut.
In den Jahren 1996–2000 nahm das Gymnasium Vogelsang als einziges nordrhein- westfälisches Gymnasium an einem Modellprojekt der Landesregierung zur Förderung des bewussten Umgangs mit Energie teil. Ein bleibendes Ergebnis dieses Projekts sind die auf dem Dach montierten Photovoltaikanlagen. Im Zusammenhang damit entstand ein viel beachtetes Vorzeigeprojekt, das den Schülern durch praktisches Handeln sowohl die Probleme der Dritten Welt als auch den Nutzen erneuerbarer Energien nahebringen sollte: Seit 1999 organisierten Schülergruppen im Rahmen des IUTU-Projekts das Sponsoring für Solaranlagen, die sie anschließend selbst in Ländern der Dritten Welt montierten: 2000, 2001 und 2003 in Dörfern Brasiliens und 2007 auf einem Waisenhaus in Chennai (Indien). 2004 wurde das IUTU-Projekt Bundessieger im Wettbewerb „Jugend mit unendlicher Energie“ des Bundesumweltministeriums.
Im Schuljahr 2009/10 begann das Gymnasium Vogelsang als erstes Solinger Gymnasium mit dem Übergang zum Ganztagsbetrieb, der 2013 abgeschlossen wurde. Im Zusammenhang damit wurde ab dem Schuljahr 2010/11 die Dauer der Unterrichtseinheiten von 45 Minuten auf 67 Minuten verlängert, um ein konzentrierteres Arbeiten zu ermöglichen. Ebenfalls als erstes und bislang einziges Solinger Gymnasium richtete die Schule mit Beginn des Schuljahres 2013/14 eine inklusive Lerngruppe ein und seit dem Frühjahr 2016 beschulen wir eine internationale Klasse.
