本校は、前身である木曽中学校（のちの長野県木曽西高等学校）が大正12年（1923年）に開校し、また、もう一つの前身である木曽高等女学校（のちの長野県木曽東高等学校）が木曽福島実科高等女学校として同年開校したことをもって創立とする。そして、創立以来50有余年の歴史をもつ長野県木曽西高等学校と長野県木曽東高等学校が昭和57年（1982年）に統合し、長野県木曽高等学校として全日制普通科・衛生看護科・定時制普通科を設置し発足した。
平成10年（1998年）に全日制に理数科を設置し、普通科・衛生看護科との3学科となった。衛生看護科は平成16年（2004年）3月をもって閉科となった。
平成19年（2007年）、木曽山林高等学校との統合により、木曽青峰高等学校が設置され、本校は募集停止となった。平成22年（2010年）3月の定時制普通科の卒業をもって閉校となった。

本校は、明治33年（1900年），実業学校令に基づき中等学校としては、我が国初の林業を専門とする学校として認可され、翌34年（1901年）開校した。生徒は、県内はもとより全国各地から集まり、卒業生は官界、林業界の主として管理的部門、技術的部門等で活躍している。

戦後、学制改革により木材工芸科を加え、林業及び工芸の専門の教育機関として斯界と地域社会に大きな貢献をなしてきた。昭和42年（1967年）には、林業科に経営、林産、土木の３コースを設け、昭和48年（1973年）に工芸科はインテリア科と改称し、時代の要請に応えてきた。

その後、林業科では、サイエンス・ビジネスの２コース、インテリア科は、プロダクト・デザインの２コースとし、充実と発展を図ってきた。平成19年（2007年）、木曽高等学校との統合により、木曽青峰高等学校が設置され、本校は募集停止となった。平成21年（2009年）３月の卒業をもって閉校となった。

県教委「高等学校改革プラン」実施計画の木曽高等学校と木曽山林高等学校の統合案に、平成18年９月県議会が同意、12月の高等学校設置条例を一部改正する条例により、平成19年（2007年）４月に伝統ある両校が統合され、木曽青峰高等学校が設置された。全日制普通科・森林環境科・インテリア科・理数科、定時制普通科を有し、これまで培ってきた教育実績をさらに発展させていく。