北宋治平元年(1064)，潭州知州吴仲复将庙学改建为州学，这一举措得到了王安石的赞许，他为此作诗《潭州新学》，标志着长沙府学的起源。自唐代以后，文庙与官学合并，形成了“左庙右学”的格局，民间普遍称学宫为文庙。宋朝时期，长沙州学多次扩建，其中绍定元年(1228)的一次规模最大，由知州曾孝序主持，大理学家真德秀撰写了记述，描绘了新学宫的壮丽景象。然而，宋末元军攻城，学宫遭受严重破坏。

元至元十三年(1276)，平章阿里海牙在真德秀祠旧址上重建学宫，更名为天临路学，并刻有《天临路学先贤祠记》。直至光绪年间，陈运溶在明伦堂旁发现并拓印了此碑，使得这段历史得以流传。进入明代，长沙府学规模逐渐完善，明洪武年间，兵马指挥使邱广增建明伦堂，刘清知府则扩建庙宇斋舍。李东阳为尊经阁的建设留下了记述。嘉靖至万历年间，多位知府对学宫进行了修缮和扩建，包括棂星门、敬一亭等设施，大成殿等建筑得以修复，学宫连续200多年未间断。

天启三年(1623)，谢宗泽知府主持大规模修缮，增设尊经堂、水池和文星阁，学宫达到了前所未有的繁荣。然而，明朝末期，张献忠攻陷长沙，学宫化为灰烬。清顺治年间，张宏猷知府修复了大殿和斋舍，重建崇圣祠等。从康熙到道光，湖南巡抚们多次对学宫进行扩建。然而，清代学宫也经历了两次荒废，分别在康熙年间和咸丰年间，遭受了战乱的摧残。同治五年(1866)，最后一次大修由李瀚章巡抚主持，规模宏大，显示了学宫的恢宏气度。

进入民国后，长沙府学宫被省政府占用，何键主席在此举行过祭孔活动。不幸的是，1938年的大火将学宫彻底摧毁。从善化县志的记载中，我们可以一窥长沙府学宫昔日的辉煌，它曾拥有五进正殿，众多附属建筑，以及魁星楼的壮观景观。