В 1995 году в результате опроса учащихся старших классов и их родителей, на основе анализа образовательной ситуации в Угличском МО приказом начальника Управления образования на базе Учебно-научного комплекса информационных технологий была открыта физико-математическая школа, директором которой стал Аверьев Владимир Михайлович.
Основная цель, поставленная перед школой с первого дня ее существования — выполнение социального заказа на подготовку талантливых и одаренных в области естественно-математических дисциплин детей. Особое внимание в работе школы уделялось созданию условий для работы с одаренными детьми, обеспечению высокого уровня качества образования при повышенном уровне трудности.
Учащиеся ФМШ традиционно демонстрировали высокую результативность на муниципальных олимпиадах, успешно выступали на областных олимпиадах по математике, физике, психологии, английскому языку, где неоднократно занимали призовые места. Особого успеха на областных олимпиадах учащимся ФМШ удалось достигнуть в 2000-2001 учебном году, когда учащимися школы были заняты два первых места по физике и получен диплом III степени по математике. Учащийся 11 класса Лоскутников Михаил получил диплом III степени на зональной олимпиаде по физике, после чего без экзаменов был зачислен в один из лучших ВУЗов страны – МФТИ.
В 2001 году Постановлением Главы Угличского муниципального округа Э.М. Шереметьевой физико-математическая школа была реорганизована в Угличский физико-математический лицей. Лицей по статусу является профессионально ориентированным учебным заведением. Его цель – дать общее образование и помочь реализовать учащемуся свои склонности и способности в выбранной им сфере профессиональной деятельности или отказаться от сделанного выбора после близкого знакомства с ней в лицее, что тоже должно рассматриваться как положительный результат.
На протяжении всего времени работы лицея в нем работали творческие, увлеченные своим предметом люди. В 2001 году призером муниципального и участником областного туров конкурса «Учитель года» стала Фёдорова Ольга Викторовна. В 2005 году первый директор лицея, учитель физики Владимир Михайлович Аверьев стал лауреатом второго конкурса школьных учителей, организованного фондом Дмитрия Зимина «Династия», а учитель математики Мусинов Валерий Сергеевич стал победителем муниципального и областного туров конкурса «Учитель года – 2005», участником Всероссийского тура конкурса. По результатам муниципального тура конкурса «Учитель года – 2007» второе место заняла учитель химии и биологии ФМЛ Кукушкина Наталья Александровна.
С 2006 года учителя лицея – активные участники конкурса лучших учителей. По результатам конкурсного отбора в рамках приоритетного национального проекта «Образование» в число лучших учителей школ области вошли: Мусинов Валерий Сергеевич (директор лицея, учитель математики, 2006 год), Фёдорова Ольга Викторовна (учитель русского языка и литературы, 2007 год), Березина Ирина Викторовна (учитель математики и экономики, 2008 год) и Кукушкина Наталья Александровна (учитель биологии и химии, 2008 год).
С 2007 года лицеисты успешно выступают на заключительном этапе Всероссийской предметной олимпиады школьников. Если в 2007 году учащийся 10 класса Макарьин Алексей завоевал диплом III степени по основам потребительских знаний и предпринимательства, то уже в 2008 году в 11 классе Алексей получил на этой же олимпиаде диплом II степени и такой же диплом на олимпиаде по экономике. Учащийся того же класса Мурашов Ярослав завоевал на олимпиаде по экономике диплом I степени. В результате и Алексей, и Ярослав были без экзаменов зачислены в Государственный университет «Высшая школа экономики» – один из ведущих ВУЗов России. В этом же году одиннадцатиклассница Татьяна Пушкина заняла II место на Всероссийской олимпиаде по проблемам защиты окружающей среды «Человек-Земля-Космос» (Олимпиада «Созвездие»). За успешное выступление на Всероссийском уровне все они были выдвинуты на получение премий для поддержки талантливой молодежи, вручающихся в рамках приоритетного национального проекта «Образование». По итогам отбора Мурашов Ярослав и Макарьин Алексей получили премии в размере 60 тыс. рублей, а Пушкина Татьяна – 30 тыс. рублей.
В 2006 году вошёл в число 15 лучших городских школ области и был отмечен дипломом Министерства образования и науки Российской Федерации за победу в конкурсном отборе образовательных учреждений, внедряющих инновационные образовательные программы, и получил грант в размере 1 миллион рублей. Это позволило существенно улучшить оснащенность учебных кабинетов наглядными пособиями, приобрести учебно-методическую литературу, компьютерную и офисную технику, прекрасное видеопроекционное оборудование. В том же году физико-математический лицей стал дипломантом областного конкурса «За лучшую работу в области обеспечения качества».