โรงเรียนวัดเกาะถ้ำ ก่อตั้งขึ้นเมื่อวันพฤหัสบดีที่ 1 เดือนมิถุนายน พ.ศ. 2465 ตามพระราชบัญญัติการประถมศึกษา พ.ศ. 2464 โดย รองอำมาตย์โทหลวงภักดีรณฤทธิ์ นายอำเภอเมืองสงขลา รองอำมาตย์พันธ์ สุขวัลลี ขุนเกิด ถิรวุธ กำนันตำบลเขารูปช้าง และเจ้าอธิการพรหมทอง เจ้าอาวาสวัดเกาะถ้ำ โดยใช้ชื่อว่า “โรงเรียนประชาบาล ตำบลเขารูปช้าง 1 (วัดเกาะถ้ำ)” ให้พระภิกษุนุ่ม สุวรรณไชโย เป็นครูผู้สอน และได้เกณฑ์เด็กในหมู่ที่ 1 – 7 เข้าเรียน ได้จำนวนทั้งสิ้น 15 คน วิชาที่เปิดสอนมี อ่าน คัด เขียน ความรู้เมืองไทย วิทยาการ สุขศึกษา พลศึกษา การฝีมือ และลูกเสือ
- พ.ศ. 2480 พระมหาล้วน ฐานยุตโต เจ้าอาวาสวัดเกาะถ้ำ ได้จัดสร้างอาคารเรียนถาวร 1 หลัง ขนาด 4 ห้องเรียน
- พ.ศ. 2492 โอนไปสังกัดกรมสามัญศึกษา กระทรวงศึกษาธิการ
- พ.ศ. 2491 เปลี่ยนชื่อโรงเรียนเป็น “โรงเรียนวัดเกาะถ้ำ”
- พ.ศ. 2509 โอนไปสังกัดองค์การบริหารส่วนจังหวัดสงขลา กระทรวงมหาดไทย
- พ.ศ. 2521 โอนไปสังกัดสำนักงานคณะกรรมการการประถมศึกษาแห่งชาติ กระทรวงศึกษาธิการ
- พ.ศ. 2534 นายบุญเศียร-นางเคียง ธาระวานิช ได้สร้างอาคารบริจาคให้ จำนวน 1 หลัง 8 ห้องเรียน
- พ.ศ. 2540 เปิดสอนชั้นอนุบาล 3 ขวบ และขยายโอกาสทางการศึกษา เริ่มชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1
- พ.ศ. 2545 ได้รับความร่วมมือจากพระครูโฆษิตธรรมวาที เจ้าอาวาสวัดเกาะถ้ำและชุมชน ร่วมกันสร้างอาคารเรียนชั่วคราว จำนวน 1 หลัง
- พ.ศ. 2546 เริ่มดำเนินการก่อสร้างอาคารห้องสมุดโรงเรียน เป็นอาคาร 2 ชั้น โดยเริ่มจากคณะกรรมการสถานศึกษาขั้นพื้นฐานโรงเรียนวัดเกาะถ้ำ พระครูโฆษิตธรรมวาที คณะครู ผู้ปกครองนักเรียน และชุมชน ร่วมกันจัดทอดผ้าป่าเพื่อการศึกษา ได้รับความร่วมมือในการบริจาคเงิน วัสดุอุปกรณ์ สิ่งของ และแรงงาน จากหน่วยงานราชการ องค์กรปกครองส่วนท้องถิ่น เป็นงบประมาณในการก่อสร้างอาคารห้องสมุดแล้วเสร็จ ในปี พ.ศ. 2550
- พ.ศ. 2548 ได้รับคัดเลือกให้เป็นโรงเรียนศูนย์ปฐมวัยต้นแบบ อำเภอเมืองสงขลา สำนักงานเขตพื้นที่การศึกษาประถมศึกษาสงขลา เขต 1
- พ.ศ. 2550 ได้รับคัดเลือกให้เป็นโรงเรียนแกนนำนักเรียนพิเศษเรียนร่วม โรงเรียนวัดเกาะถ้ำ
- ปัจจุบันโรงเรียนวัดเกาะถ้ำ มีเนื้อที่ซึ่งเป็นของวัดเกาะถ้ำให้ใช้เป็นสถานศึกษา จัดกิจกรรมการเรียน การสอนและกิจกรรมสนับสนุนการเรียนการสอนอื่นๆ เนื้อที่ประมาณ 12 ไร่ จัดการเรียนการสอนตามแบบ Three in one (อนุบาล ประถมศึกษา และมัธยมศึกษา) ซึ่งระดับมัธยมศึกษาเป็นโครงการขยายโอกาสทางการศึกษา โดยเริ่มตั้งแต่ ปีการศึกษา 2557 โรงเรียนมีนักเรียนชั้นอนุบาล 1-3 จำนวน 3 ห้องเรียน ชั้นประถมศึกษาปีที่ 1-6 จำนวน 6 ห้องเรียน และมัธยมศึกษาปีที่ 1-3 จำนวน 3 ห้องเรียน มีครูปฏิบัติการสอน จำนวน 18 คน บุคลากรทางการศึกษา จำนวน 2 คน นักการภารโรง จำนวน 1 คน โดยมี นายภูมินทร์ ทองคงแก้ว เป็นผู้อำนวยการโรงเรียน
ข้อมูล ณ วันที่ 14 มิุนายน 2564