1945 metų vasarą pasirodė pirmieji skelbimai, kviečiantys stoti į Muzikos mokyklą-gimnaziją, įsikūrusią Vilniuje, Skapo gatvėje, kuri tų pačių metų rudenį pavadinta Vilniaus dešimtmete muzikos mokykla. Pirmuoju mokyklos direktoriumi tapo Domas Andrulis (1945 m. – 1947 m.). Per kelerius metus mokykloje suburti geriausi pedagogai, į mokyklos veiklą įsitraukė konservatorijos dėstytojai pianistai.
1947 metais nuo rugsėjo iki gruodžio mėnesio mokyklai vadovavo kompozitorius, teoretikas, konservatorijos direktorius Jonas Bendorius, vėliau direktorės pareigas pradėjo eiti pianistė Liudmila Keželytė (1947 m. – 1956 m.). 1948 metais mokykla pradėjo darbą jau turėdama savo bendrojo lavinimo klases ir naujai atidarytą choro skyrių, kuriame mokėsi būsimieji chorvedžiai ir choro dainininkai.
1953 metais mokykla perduota Kultūros ministerijai. Nuo to laiko atsirado galimybė glaudžiau bendradarbiauti su Filharmonija, Operos ir baleto teatru, pradėti rengti vieši koncertai. Po ketverių metų mokykla pervadinta į Vilniaus specialiąją vidurinę muzikos mokyklą, jai vadovavo Veronika Fakejevaitė (1956 m. – 1959 m.). 1959 m. mokyklos direktoriumi tapo Vaclovas Furmanavičius. Tuo metu jis rūpinosi mokyklos perkėlimu į naujus rūmus T. Kosčiuškos gatvėje. Didesniame pastate – daugiau galimybių. Mokykloje pradėjo veikti dailės skyrius, įrengtas internatas. Po metų mokykla pervadinta į Valstybinę vidurinę meno mokyklą-internatą – joje jau mokėsi muzikos, choreografijos ir dailės būsimieji ekspertai.
Nuo 1960 m. iki 1970 m. mokyklai vadovavo Dainius Trinkūnas. Mokykloje rengiamos parodos, mokiniai skina apdovanojimus įvairiuose konkursuose. 1965 metais mokykla pervadinta į Vilniaus M. K. Čiurlionio vidurinę meno mokyklą-internatą. 1970 m. – 1983 m. mokyklos direktoriaus pareigas atliko Vytautas Sereika. Nuo 1983 m. iki 1994 m. mokyklai vadovavo Aleksandras Jurgelionis. 1986 metais mokyklos choreografijos skyrius reorganizuojamas į Vilniaus baleto mokyklą.
1994 m. mokyklai suteiktas Vilniaus Mikalojaus Konstantino Čiurlionio menų gimnazijos pavadinimas. Nuo šių metų mokykloje pradėti rengti respublikiniai čekų (B. Smetanos, Z. Fibicho, A. Dvořáko, B. Martinu) fortepijoninės muzikos konkursai. 1994 m. - 2020 m. mokyklos direktoriaus pareigas perėmė Romualdas Kondrotas. Prie ilgus metus rengiamų mokyklos konkursų 2000 m. prisidėjo naujas projektas - J. S. Bacho fortepijoninės muzikos konkursas.
2001 m. Švietimo ir mokslo ministro įsakymu Nr. 720 Vilniaus M.K. Čiurlionio menų gimnazija ir Vilniaus baleto mokykla reorganizuojamos į Nacionalinę Mikalojaus Konstantino Čiurlionio menų mokyklą (NMKČMM). Siekiant teikti informacinę, ekspertinę, konsultacinę ir metodinę meninio ugdymo pedagogų kvalifikacijos tobulinimo pagalbą mokykloje 2002 m. įkurtas Meninio ugdymo pedagogų kvalifikacijos tobulinimo centras.
2009 m. įkurtas mokyklos mokomasis Šokio teatras – moderni repeticijų ir sceninės praktikos aikštelė, pritaikyta muzikos koncertams, šokio ir teatro spektakliams. Mokyklos baleto skyrius 2010 m. pradėjo ruošti moderniojo bei šiuolaikinio šokio atlikėjus. 2018 m. pagal „Vilniaus architektūros studijos“ projektą (autoriai - A. Pliučas, E. Skukauskiene, A. Syrusas) rekonstruotas mokyklos moksleiviams gyventi skirtas būstas. Mokyklos fonotekai 2019 m. sukurta virtualioji platforma, vėliau 2021 m. iškeltos į virtualią aplinką fonotekos veiklos tapo prieinamos naudotojams 24/7.
2020 m. mokyklos direktoriumi tapo Dainius Numgaudis. Mokyklos baleto skyrius 2021 m. pasirašė dvi „Erasmus+“ bendradarbiavimo sutartis su Latvijos nacionaline menų mokykla (Rygos baleto mokykla). Už ypatingus nuopelnus mokyklai ir šalies menui 2021 m. spalio 13 d. pradėti teikti Nacionalinės M. K. Čiurlionio menų mokyklos Garbės ženklai „AD ASTRA“ (autorius - skulptorius, mokytojas-ekspertas R. B. Karpavičius).
2022 m. mokyklos muzikos ir baleto skyriai priėmė 18 moksleivių iš Kijevo valstybinio choreografijos koledžo, Charkovo muzikos koledžo ir Charkovo baleto mokyklos, pasitraukusių į Lietuvą dėl Ukrainoje kilusio karo. Mokykla 2022 m. pirmą kartą Lietuvoje organizavo Muzikos istorijos olimpiadą. Siekiant derinti menui gabių ir talentingų vaikų formalųjį ir neformalųjį švietimą bei užtikrinti ugdymo proceso tęstinumą mokinių atostogų metu 2022 m. liepos 5 d. rekonstruotoje vaikų poilsio stovykloje Kunigiškėse atidarytas Nacionalinės M. K. Čiurlionio menų mokyklos Menų edukacijos centras. Šių metų rugsėjo 1-aja Mokslo ir žinių dieną pradėta nauja tradicija - Švietimo, mokslo ir sporto ministrė J. Šiugždinienė iš mokyklos kiemelio visoms Lietuvos mokykloms paskelbė mokslo metų pradžią, o Nacionalinis transliuotojas LRT tiesiogiai transliavo šiai progai skirtą koncertą „Menų pašaukti. Nauja pradžia“. Mokyklos salei 2022 m. iškilmingai suteiktas Sauliaus Sondeckio vardas. 2023 m. mokyklos organizuota Muzikos istorijos olimpiada tapo respublikine.