蒙阴县桃墟中学创办于1958年,原名为“蒙阴三中”,当年招收了届初中三个班共150人。1959年修建岸堤水库,1960年建成并开始积水,学校先后搬迁到南桃墟、魏城,借用民房和供销社的草棚上课。1961年库水消退,学校搬回原址。到1962年夏,学校再度被淹停办,三到五级的100多名学生,大部分转入一中和五中插班就读,少数年龄较大的学生回家务农。到1964年春,重建三中,就是现在的校址。
从1988年更名为“蒙阴县桃墟乡中学”;从1993年学校更名为“蒙阴县桃墟镇中心中学”;从1996年学校更名为“蒙阴县桃墟中学”。
近年来,学校以科学发展观总揽全局,以“培养可持续发展的学生,造就可持续胜任的教师,创办可持续攀高的学校,实施可持续提升的教育”为目标,落实“从严治校,严谨治学,以人为本,和谐发展”的办学理念,坚持教育改革,突出有效教学,强化服务功能,着力特色创建,以全面提高教育教学质量为目的,推动了我校素质教育工作健康快速地发展。学校先后被评为:“临沂市电化教学试点学校”、“临沂市电化教育先进单位”、“蒙阴县教育教学督导评估先进单位”、“蒙阴县学校管理先进单位”、“蒙阴县教育教学工作先进单位”、“蒙阴县职教工作先进单位”、多次被评为“蒙阴县文明单位”。