清光绪三十二年（公元1906年），海城县高等小学堂创立。学校最初位于县城内东北隅，即现在的海原三中所在地，共有房舍31间，教习1名，学生十余人。每年由各牙行筹款940千文作为经费，校长称堂长，教师称教习。在晚清社会急剧变革的背景下，海城县高等小学堂为近代科学知识、先进技术及改良思想在海原的传播起到了积极作用。
民国元年（公元1912年）一月，南京临时政府教育部颁布《普通教育暂行办法》十四条规定：“从前各学堂均改称为学校。”因此，海城县高等小学堂开始改称海城县高等小学校。与此同时，原堂长一律改称校长，每级另设级任教员（兼管级务工作），酌设专科教员（主要担任学科教学）。民国三年（公元1914年），因原海城县名与辽宁省海城县重名，海城县改为海原县，校名也随之改称海原县高等小学校。从1912年到1921年，在共和体制与封建复辟体制斗争的历史条件下，海原县高等小学校得到了初步发展。
民国九年（公元1920年），学校原有一切设施毁于震惊中外的海原大地震中。这次地震使学校原有校舍破坏殆尽，师生四散逃命，学校停办两年。从大地震中幸存下来的海原回汉各界民众为延续被中断的教育，开始于学校原址重新建立学校。这是海原民众热爱教育、崇尚文明的历史见证，也是学校得以重生的艰难创举。新校建成后，校名也随之改称为海原县高级小学校。当时，新建立的学校，校园主体部分为四合院形式的校舍，正面为出檐（有明柱）五间大礼堂；南面一栋七间，正中一间为过道，左右相对为教室；东、西各有学生宿舍或其他用房七间。
当时，海原县高级小学校的门面相当讲究，高约5米，磨砖雕砌，饰以铁花。在校门两旁有含义深远、对仗工整的砖刻楹联一副：“研究中西学说尊所闻行所知，培养纯粹人才仰其根俟其实。”这对联是这一时期学校办学宗旨的集中体现，也是海原县高级小学校开始执行“壬戌学制”的必然产物。根据该学制的规定，初等小学6年，分为初小和高小两级；初级小学4年，可以单独设立，义务教育便以此4年为准；高级小学2年，不能单独设立。但鉴于海原教育发展实际，学校仍以高级小学开办。因此，直到1936年，学校仍只收小学高年段学生，而不收低、中年段学生，故学校虽在规模扩大上受到一定限制，但却保持着较高的办学层次，成为当时海原县最高学府与人才成长的摇篮。
这一时期，海原县高级小学校的办学方向为：适应社会进步之需要，发挥平民教育精神，谋个性之发展，注意国民经济力，注意加强对学生的生活教育，使教育易于普及。这一新的办学方向，进一步规范了学校办学行为，并使学校的教育教学行为发生了较为深刻的变化，使海原县高级小学校与海原教育逐渐走上了规范化之路。
