本校創立於民國27(1938)年4月25日，原名「新竹州立桃園農業學校」為五年制學校，校地面積29公頃。民國34(1945)年更名為「臺灣省立桃園農業職業學校」分設高、初級部，由黃朝儀先生代理校長，旋即派吳太平校長接任；民國35年2月由林策校長接任，於同年12月李章伯校長接任；民國38年7月彭家瑞校長接任。民國43(1954)年更名為「臺灣省立桃園農業職業示範學校」；民國45年7月王念烈校長接任；民國51年設立實用技藝訓練中心，辦理海外青年技術訓練班(民國52－67年)。民國56(1967)年停辦初級部，增設工科並更名為『臺灣省立桃園高級農工職業學校』；民國58年以4.5公頃校地提供縣政府興建體育館，交換虎頭山14公頃林地使用權；民國61年增設補校；民國65年辦理高工實驗班，專授國軍官兵弟子之技藝教育(民國65－83年)；民國67年
唐山校長接任；民國74年8月馮堯春校長接任，民國76年3月桃園學苑落成專收桃園區學生住宿；民國77年2月呂理福校長接任，民國79年奉准成立臺灣省北區工職技術教學中心，民國81年8月奉准於桃園少年輔育院內設置補校分校；民國85年8月胡鍊輝校長接任；民國88年8月張夢麒校長接任，同月補校更名為進修學校。民國89(2000)年2月1日改制為「國立桃園高級農工職業學校」；民國91年2月洪昭義校長接任 ；民國97年8月徐國樹校長接任。 本校目前設有農場經營、園藝、畜產保健、生物產業機電、機械、汽車、模具、重機、電機、電子、化工、綜合職能、體育等13科64班2,291人，實用技能班3班128人， 產業專班3班63人；附設進修學校6科23班916人，分校2班，共計95班，學生約3,398人。