Skola tika dibināta kā valsts un Valmieras pilsētas domes uzturēta mācību iestāde un darbību sāka 1906. gadā kā Valmieras sieviešu proģimnāzija. Trīs gadus vēlāk tai piešķīra sieviešu ģimnāzijas tiesības un nosaukumu. Vācijas okupācijas periodā, 05.07.1918., ģimnāziju pārveidoja par privātu mācību iestādi – Latviešu Izglītības biedrības (LIB) Valmieras nodaļas sieviešu liceju. Padomju okupācijas laikā, 21.01.1919., skolu reorganizēja par Valmieras pilsētas 1. pamatskolu. Pēc padomju varas likvidācijas Valmieras sieviešu ģimnāzijas darbību īslaicīgi atjaunoja, bet 01.08.1920. to apvienoja ar Valmieras virsreālskolu, izveidojot Valmieras Valsts vidusskolu, kurā uzņēma abu dzimumu skolēnus.

Līdz 1917. gadam ģimnāzija bija pakļauta Krievijas Impērijas Tautas apgaismības ministrijai, Rīgas mācību apgabala kuratoram un Vidzemes guberņas Tautskolu direktora uzraudzībai. 07.1918. ģimnāziju pārveidoja par privātu mācību iestādi, ko pārvaldīja LIB Valmieras nodaļa. Skolas darbību pārraudzīja vairākas Vācijas okupācijas pārvaldes struktūras, tostarp Valmieras apriņķa padome, Vācijas Ģenerālkomanda 60 (Generalkommando z.b.V. 60), kuras pārvaldībā atradās agrākās Vidzemes guberņas dienvidu daļa, un Vācijas Impērijas 8. armija (Armeeoberkommando 8, A.O.K. 8). Laikā no 1919 līdz 1920. gadam skolas darbību pārraudzīja un kontrolēja Izglītības ministrijas skolu departaments.

Ģimnāzijas darbu un mācību procesu vadīja un organizēja ģimnāzijas priekšnieks (vēlāk – direktors), pedagoģiskā padome un kuratorija. Pedagoģiskā padome bija atbildīga par mācību procesa organizēšanu un skolotāju ievēlēšanu, savukārt kuratorija – atbildīga par skolas priekšnieka ievēlēšanu, kā arī mācību iestādes saimnieciskajiem un finanšu jautājumiem.

Apvienojot Valmierā kopš 1856. gada pastāvošo zemāko meiteņu skolu ar vienu klasi un augstāko meiteņu skolu ar divām klasēm, Valmieras pilsētas dome 1858. gadā izveidoja Valmieras augstāko meiteņu skolu ar divām klasēm. Turpmākajos gados skolā atvēra arī trešo un ceturto klasi. Lai paplašinātu meiteņu izglītības iespējas, ar Krievijas Impērijas Tautas apgaismošanas ministrijas un Rīgas mācību apgabala kuratora atļauju 1906. gadā meiteņu skolu pārveidoja par Valmieras sieviešu proģimnāziju, bet 1909. gadā tai piešķīra ģimnāzijas tiesības. Ģimnāzijas dibināšana bija pamatota ar Krievijas Tautas apgaismošanas ministrijas 24.05./5.06.1870. Nolikumu par sieviešu ģimnāzijām un proģimnāzijām. Skolu uzturēja no Krievijas Impērijas līdzekļiem, Valmieras pilsētas dotācijām, audzēkņu mācību maksas un ziedojumiem.

Mācības skolā notika krievu valodā, bet saskaņā ar ģimnāzijas Pedagoģiskās padomes 02.1918. lēmumu turpmāk tās notika latviešu valodā.

Proģimnāzija atradās Valmierā, Bastiona ielas namā, kas nebija piemērots mācībām. Gatavojoties skolas pārveidošanai par ģimnāziju un paredzot skolnieču skaita pieaugumu, no 1906. līdz 1908. gadam Rīgas ielā 42 uzbūvēja jaunu ģimnāzijas ēku. To projektēja arhitekts Aleksejs Kīzelbašs (Алексей Прокофьевич Кизельбаш), bet būvdarbus vadīja būvuzņēmējs Oto Baltiņš. Atļauju ģimnāzijas ēkas būvniecībai deva Valmieras pilsētas galva Georgs Apinis, kurš vienlaikus bija arī Valmieras sieviešu ģimnāzijas kuratorijas priekšsēdētājs.

Pirmā pasaules kara laikā skolas telpās izvietoja Krievijas karaspēku, bet 1918. gadā – Vācijas armijas daļas, tādēļ sieviešu ģimnāzija darbojās dažādās ēkās Valmierā. Vācijas karaspēkam ieņemot Rīgu, 09.1917. sākās Valmieras skolotāju semināra un Valmieras pilsētas reālskolas evakuācija uz Krieviju. Valmieras sieviešu ģimnāzijas kuratorija nolēma skolu neevakuēt.

Vācijas karaspēkam okupējot Latvijas teritoriju (2.–11.1918.), ģimnāziju neslēdza, taču tās darbību uz nenoteiktu laiku pārtrauca. Ģimnāzijas pedagoģiskā padome un kuratorija centās panākt skolas darbības atjaunošanu. Vācijas militārā pārvalde 07.06.1918. izdeva noteikumus par valsts vidusskolu organizēšanu un uzturēšanu, nosakot vācu valodu par mācību valodu. Vēlāk izdotie noteikumi paredzēja, ka skolas ar latviešu mācību valodu var iegūt privātas mācību iestādes statusu, vienlaikus nosakot tām dažādus ierobežojumus. Lai saglabātu iespēju nodrošināt izglītību latviešu valodā, ģimnāzijas kuratorija pieņēma lēmumu reorganizēt ģimnāziju par privātu mācību iestādi un 05.07.1918. nodeva skolu LIB Valmieras nodaļas pārvaldībā un uzturēšanā kopā ar ēkām, inventāru un finanšu līdzekļiem. Tomēr, saskaņā ar Vācijas Ģenerālkomandas Nr. 60 un Valmieras apriņķa padomes lēmumiem, Valmieras sieviešu ģimnāzijas arhīvs, inventārs un ēka bija jānodod 1918. gadā vācu okupācijas varas dibinātajam Valmieras pilsētas meiteņu licejam. Liceja vajadzībām atvēlēja bijušās Valmieras pilsētas reālskolas un E. Liepiņa privātās reālskolas ēkas, kuras bija jādala ar LIB Valmieras virsreālskolu. Sākot ar 11.1918., licejs atguva speciāli Valmieras sieviešu ģimnāzijai celto ēku Rīgas ielā 42

Nodibinoties padomju režīmam, 11.01.1919. sieviešu liceja darbību pārtrauca un to reorganizēja par Valmieras pilsētas 1. pamatskolu. Pēc padomju varas krišanas, 1919. gada vasarā Valmieras sieviešu ģimnāzijas darbību izdevās atjaunot. Tā kā ģimnāzijai celtajā ēkā turpināja darboties padomju periodā izveidotā pamatskola, ģimnāziju izvietoja bijušā Valmieras skolotāju semināra telpās Dzirnavu ielā (mūsdienās – Pāvila Rozīša iela 40). Izglītības ministrija 01.08.1920. izdeva rīkojumu par Valmieras sieviešu ģimnāzijas un Valmieras virsreālskolas pārņemšanu valsts uzturēšanā, tās apvienojot un pārdēvējot par Valmieras Valsts vidusskolu.

1906./1907. mācību gadā skola darbu sāka ar četrām klasēm un vienu sagatavošanas klasi. Turpmākajos gados pakāpeniski atvēra nākamās klases. 1907. gadā atvēra piekto klasi, bet 1910. gadā – astoto klasi.

Ievērojot Vācijas okupācijas pārvaldes prasības pielāgot mācību programmas un skolu tipus Vācijas izglītības sistēmai, Latviešu Izglītības pārvaldes Valmieras nodaļa 1918. gadā pieņēma lēmumu ģimnāziju pārveidot par meiteņu liceju. Licejā atvēra septiņas klases, papildu augstāko (selekta) klasi un divas sagatavošanas klases. Sagatavošanas klasēs uzņēma gan meitenes, gan zēnus.

Sākot ar 1919. gadu, skolā pastāvēja četras ģimnāzijas klases – pirmā (zemākā), otrā, trešā un ceturtā (augstākā).

Pirmajā darbības gadā mācības skolā uzsāka 140 audzēknes (127 latvietes, 8 krievietes un 5 vācietes). Turpmākajos gados ģimnāzijas audzēkņu skaits stabili pieauga. 1917./1918. mācību gadā tajā mācījās 362 audzēknes, bet 1918./1919. gadā – gandrīz 400. Apmācību 1906./1907. mācību gadā nodrošināja 10 pedagogi, bet 1908./1909. mācību gadā ģimnāzijā bija 16 pedagogi.

Valmieras sieviešu ģimnāzijas direktori: Marta Daugule (1906–1917), Pauls Dāle (1918–1919), Berta Stakle (1919–1920).

Nozīmīgākie pedagogi bija pedagoģe Ella Rītiņa, filozofs P. Dāle, dzejniece Austra Dāle, gleznotājs Eduards Brencēns, rakstnieks Linards Laicens.