โรงเรียนสตรีราชินูทิศ เดิมชื่อ “โรงเรียนอุปถัมภ์นารี” เป็นโรงเรียน สำหรับเด็กหญิง ในมณฑลอุดรธานี โดยคุณหญิงศรีสุริยราชวรานุวัตร ภริยาพระยาศรีสุริยราชวรานุวัตร สมุหเทศาภิบาลมณฑล เห็นความสำคัญ ในการศึกษาของกุลธิดาในมณฑล จึงได้ใช้เรือนที่อยู่ ภายในจวนสมุหเทศาภิบาล เป็นโรงเรียน เปิดทำการสอนครั้งแรก เมื่อวันที่ 1 พฤษภาคม พุทธศักราช 2460 มีนักเรียน 30 คนและมีหม่อมหลวงสาย วัชโรทัย ซึ่งได้เล่าเรียนมาจาก โรงเรียนสตรีวิทยา กรุงเทพมหานคร เป็นครูสอน โดยได้รับเงินเดือน ๆ ละ 30 บาท
ต่อมาในปี 2462 สมเด็จพระศรีพัชรินทราบรมราชินีนาถ พระพันปีหลวง ในพระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัว สวรรคต คุณหญิงศรีสุริยราชวรานุวัตร จึงออกแจ้งความ เชิญชวนข้าราชการพ่อค้า ประชาชนในมณฑลอุดรธานี ร่วมกันบริจาคทรัพย์สร้างโรงเรียน เพื่อถวายเป็นพระราชกุศล ถวายแด่พระองค์ เป็นการสนองพระราชดำริที่ สมเด็จพระนางเจ้าเสาวภาผ่องศรี ทรงตั้งพระทัยที่จะบริจาคทรัพย์ สร้างโรงเรียนสตรีขึ้นในมณฑลอุดรธานี แต่สวรรคตเสียก่อน
เมื่อรวบรวมทรัพย์ ที่บริจาคได้จึงมีหนังสือ ถึงกระทรวงศึกษาธิการฉบับที่ 27/4326 ลงวันที่ 11ตุลาคม 2462 เพื่อนำกราบบังคมทูล ถึงการถวายพระราชกุศล และขอรับพระราชทานนามโรงเรียน โดยกระทรวงศึกษาธิการ มีหนังสือแจ้งถึงราชเลขาธิการ เพื่อนำความกราบบังคมทูล พระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัว ให้ทรงทราบ เมื่อพระองค์ทรงทราบ จึงให้กรมอาลักษณ์คิดชื่อโรงเรียน จากนั้นทรงเลือก พระราชทานนามโรงเรียนว่า “ราชินูทิศ” ตามหนังสือแจ้ง พระราชทานนามโรงเรียน ลงวันที่ 14 กุมภาพันธ์ 2463 ซึ่งทางโรงเรียนถือเอาวันนี้ เป็นวันสถาปนาโรงเรียนเป็นต้นมา
ต่อมาในปี 2468 ได้มีการก่อสร้างอาคารใหม่ บริเวณริมหนองประจักษ์ ชื่อว่าอาคาร “ราชินูทิศ” โดย สมเด็จเจ้าฟ้าบริพัตรสุขุมพันธุ์ (กรมพระนครสวรรค์วรพินิต) เสด็จมาเปิดอาคาร
ในปี 2497 จอมพล ป.พิบูลสงคราม นายกรัฐมนตรี ในขณะนั้น และ ท่านผู้หญิงละเอียด พิบูลสงคราม มาประกอบพิธีเปิด สมาคมส่งเสริมวัฒนธรรมจังหวัดอุดรธานี ซึ่งใช้อาคาร “ราชินูทิศ” เป็นที่ตั้งสมาคม และท่านเห็นว่า อาคารหลังเล็กไป ประกอบกับมีน้ำล้อมรอบตั้ง 3 ด้านขยายออกไปอีกไม่ได้ จึงอนุมัติ เงินสลากกินแบ่งรัฐบาล จำนวน 5,760,000 บาท สร้างอาคารใหม่ บนถนนศรีสุขในเนื้อที่ 43 ไร่ 1 งานและสร้างเสร็จในปี 2499 และเปิดทำการสอนเมื่อวันที่ 1 มกราคม 2500 ซึ่งเป็นอาคาร 1 ในปัจจุบัน ส่วนอาคารริมหนองประจักษ์ ใช้เป็นสำนักงานการศึกษา เขต 9 และพิพิธภัณฑ์สถานจังหวัด ในกาลต่อมา
ในวันที่ 3 มกราคม 2523 นายสมภพ จันทรประภา ผู้ตรวจราชการ กระทรวงศึกษาธิการ ได้มาตรวจเยี่ยมโรงเรียน และได้ท้วงถึงเกี่ยวกับ ตราประจำโรงเรียนว่า เป็นการไม่ถูกต้อง ควรทำการ ปรึกษาสำนักพระราชวัง เพื่อแก้ไขให้ถูกต้องต่อไป ทางโรงเรียน ได้มีหนังสือไปยัง สำนักราชเลขาธิการ ซึ่งทางสำนักราชเลขาธิการ (กรมราชเลขานุการในพระองค์ ในปัจจุบัน) แจ้งว่า อักษรย่อ ร.น. อยู่ภายใต้มหามกุฎนั้น ไม่เหมาะสม จึงได้เปลี่ยน จาก ร.น.มาเป็น “โรงเรียนสตรีราชินูทิศ”
ต่อมาวันที่ 10 ตุลาคม 2526 นางสาวสมจิตต์ บุตรดีมี ผู้อำนวยการโรงเรียนขณะนั้น ได้มีหนังสือนำความกราบบังคมทูล ขอพระราชทาน ตราสัญลักษณ์ และได้รับพระบรมราชานุญาต จาก พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวภูมิพลอดุลยเดชมหาราช ในหลวงรัชกาลที่ 9 เมื่อ วันที่ 6 มกราคม 2527 โดยใช้พระนามาภิไธยย่อ อักษรไขว้ “ผ.ส.” ภายใต้มหามงกุฎอันเป็นพระนามาภิไธย ของ สมเด็จพระศรีพัชรินทราบรมราชินีนาถ พระพันปีหลวง สมเด็จพระศรีพัชรินทราบรมราชินีนาถ พระบรมราชชนนีพันปีหลวง มีอักษรคำว่า “สตรีราชินูทิศ” บนแพรแถบสีฟ้า