Tarpukario metais Semeliškėse veikė pradinė mokykla. Tuomet ji glaudėsi parapijos patalpose 1932-1936 metais buvo pastatyta nauja, moderni pradinė mokykla. Ji buvo pastatyta pagal specialiai pasienio zonai skirtą tipinį projektą. Tai buvo daroma siekiant stiprinti lietuvybę pasienio zonoje, nes tuo metu čia buvo nemažai lenkų tautybės gyventojų. Mokyklai vadovavo Antanas Palionis. 1941 metų birželį jis buvo areštuotas ir išvežtas į Sibirą. Vokietijos okupacijos metais veikė pradinė mokykla , kurioje buvo pradėta dėstyti vokiečių kalba. 1944 metais mokykla buvo atkurta sovietiniais pagrindais. 1945-1949 metais ji buvo progimnazija. 1949-1951 metais septynmetė mokykla. 1951 metais suteiktas vidurinės mokyklos statusas. 1955 metais išleista pirmoji abiturientų laida. Tais pačiais metais mokyklai buvo priskirtas valsčiaus pastatas, buvusi dvarvietė. Šiame pastate buvo įrengtos chemijos ir fizikos klasės. 1963 metais pastatytas 8 klasių mūrinis priestatas. 1996 metais pastatytas naujas mokyklos pastatas. 2002 metais mokykla šventė 70- ies metų jubiliejų. 2011 metais rekonstruotas 1932 metų statybos mokyklos pastatas ir pritaikytas bendruomenės reikmėms. 2012 metais vidurinei mokyklai sukako 80 metų. 2013 metais Elektrėnų savivaldybės Pastrėvio pagrindinė mokykla tampa Elektrėnų savivaldybės Semeliškių vidurinės mokyklos Pastrėvio skyriumi. 2015 metais suteiktas gimnazijos statusas. 2016 metais Elektrėnų savivaldybės Beižionių daugiafunkcis centras tampa Elektrėnų sav. Semeliškių gimnazijos Beižionių daugiafunkciu skyriumi. 2017 metais Elektrėnų sav. Semeliškių gimnazijoje įkurta priešmokyklinė grupė, reorganizavus Daugirdiškių skyrių.