Trường là đơn vị điển hình về định hướng phát triển nhân tài, nhân lực tri thức cao cho đất nước theo định hướng của Nghị quyết Đại hội Đại biểu toàn quốc lần thứ 13 của Đảng Cộng sản Việt Nam.
Với nhiệm vụ phát hiện và bồi dưỡng những học sinh năng khiếu, đạt kết quả xuất sắc trong học tập ở các môn học thuộc lĩnh vực khoa học tự nhiên, phát triển năng khiếu và đào tạo, bồi dưỡng cho học sinh trên cơ sở đảm bảo nền học vấn phổ thông chất lượng cao, hướng tới chuẩn quốc tế, tạo nguồn sinh viên tài năng cho các chương trình đào tạo của các trường đại học.
Từ khi thành lập đến nay, trải qua 58 năm xây dựng và phát triển, Trường đã đào tạo, phát hiện và bồi dưỡng nhiều thế hệ học sinh giỏi giành nhiều giải cao trong các kỳ thi Olympic quốc tế. Trong các kỳ thi Olympic quốc tế các học sinh của Nhà trường đã giành được hàng chục Huy chương Vàng, Bạc, Đồng.
Dù đạt bề dày thành tích qua mỗi năm, nhưng theo thầy Nguyễn Công Toản - Phó Hiệu trưởng Trường THPT Chuyên Khoa học Tự nhiên, nhà trường không đặt ra mục tiêu cụ thể về số lượng học sinh tham gia các kỳ thi hay thành tích các em đạt được. “Mục tiêu của nhà trường là đào tạo, dạy dỗ để các em học sinh có tình yêu khoa học thuần tuý, đơn sơ nhất. Chúng tôi mong muốn các em tìm đến khoa học một cách thật chân tình, đi được đến sâu kiến thức, theo đuổi con đường khoa học” - thầy Toản chia sẻ.
Không đặt nặng kiến thức, lấy học trò là trung tâm, thầy cô là những người định hướng - đây là cách thầy cô Trường THPT Chuyên Khoa học Tự nhiên truyền cảm hứng, tình yêu với khoa học đến cho bao thế hệ học trò.
Năm 2022 là năm bội thu huy chương của học sinh Trường THPT Chuyên Khoa học Tự nhiên với 2 Huy chương Vàng trên tổng số 3 Huy chương Vàng của cả quốc gia tại kỳ thi Olympic khu vực châu Á và châu Á - Thái Bình Dương...
Em Dương Minh Khôi - cựu học sinh Trường THPT Chuyên Khoa học Tự nhiên vẫn không thể nào quên giây phút được thông báo trúng tuyển vào nhà trường.
“Ngay khi vừa theo học tại trường, em đã được gặp gỡ các anh chị khóa trên - những người đã từng tham gia rất nhiều kỳ thi học sinh giỏi trong nước, quốc tế, truyền cảm hứng, đam mê để em theo đuổi việc học. Thầy cô không quá đặt nặng thành tích mà tạo cho chúng em môi trường để cùng nhau nghiên cứu, cùng nhau học tập” - Minh khôi chia sẻ.
Trường THPT Chuyên Khoa học Tự nhiên được vinh danh trong Chương trình Vinh Quang Việt Nam năm 2023. Thầy Nguyễn Công Toản - Phó Hiệu trưởng của trường - chia sẻ cảm tưởng: “Được vinh danh tại chương trình, nhà trường cảm thấy vinh dự, cảm thấy được động viên, khích lệ những nỗ lực đã bỏ ra. Đây cũng là động lực để thầy trò nhà trường tiếp tục phấn đấu trong những năm học tiếp theo”.