โรงเรียนหัวถนนวิทยาได้ริเริ่มจัดสร้างจากสภาตำบลหัวถนน ในปี พ.ศ. 2520 โดยกำนันสำอาง สมหมาย กำนันตำบลหัวถนนและประธานสภาตำบล ในเริ่มแรกพระอธิการประโยชน์ ประภฺสฺสโร เจ้าอาวาสวัดหัวถนนในขณะนั้น ต้องการที่ดินฝั่งตรงข้ามกับวัดและจะให้โรงเรียนระดับประถมศึกษาและมัธยมศึกษาอยู่ในที่เดียวกัน แต่เกิดปัญหาบางประการ สภาตำบลหัวถนนจึงขอใช้ที่สาธารณประโยชน์ จำนวน 42 ไร่ เป็นสถานที่ก่อสร้างโรงเรียน พระอธิการสงัด สทฺธาธิโก เจ้าอาวาสวัดสระลอยสนับสนุนการจัดหาวัสดุก่อสร้าง (ไม้ซุง) คุณอนันต์ ชั้นศิริ ขอบริจาควัสดุก่อสร้างจากบุคคลต่าง ๆ ซึ่งมีคุณเฉลิมไทย บูรณเจริญกิจ สมาชิกสภาจังหวัดชลบุรีช่วยดูแลด้านการเงินและสนับสนุนด้านต่าง ๆ คณะกรรมการสภาตำบลทุกท่าน พร้อมด้วยชาวบ้านที่มีความสามารถในการแปรรูปไม้ ร่วมช่วยเหลือเป็นจำนวนมากจนสามารถ ลงมือก่อสร้างอาคารชั่วคราวออเมื่อวันที่ 25 มีนาคม 2520 เป็นอาคารไม้ชั้นเดียว ขนาด 6 ห้องเรียน กว้าง 7 เมตร ยาว 48 เมตร พื้นเทปูน หลังคามุงกระเบื้อง สร้างห้องน้ำห้องส้วม ปรับสนาม ทำถนนเข้าด้านหน้าและด้านหลังจัดทำวัสดุครุภัณฑ์ เช่น โต๊ะ ม้านั่ง ตู้เก็บเอกสาร ถังเก็บน้ำฝน รวมเป็นเงิน 176,000 บาท (หนึ่งแสนเจ็ดหมื่นหกพันบาทถ้วน)
เปิดเรียนครั้งแรกเมื่อวันที่ 1 มิถุนายน 2520 ตามประกาศกระทรวงศึกษาธิการ ลงวันที่ 24 สิงหาคม 2520 โดยนายภิญโญ สาธร รัฐมนตรีว่าการกระทรวงศึกษาธิการ มีอาจารย์ชาติ ครองชนม์ อาจารย์ 2 จากโรงเรียนชนกันยานุกูล มาเป็นผู้ประสานงานในการก่อสร้างและรักษาการในตำแหน่งครูใหญ่จนสิ้นปีการศึกษา 2520 และในปี 2538 ได้เปิดทำการสอนในหลักสูตรมัธยมศึกษาตอนปลายจนถึงปัจจุบัน รวมเป็นเวลา 40 ปี
เส้นทางคมนาคม โดยเส้นทางชลบุรี-พนัสนิคม ระยะทาง 32 กิโลเมตร,เส้นทางถนนสาย 331– บ้านแปลงกระถิน ระยะทาง 5 กิโลเมตร และถนนสาย 331 – บ้านทรายมูล ระยะทาง 7 กิโลเมตร