1.septembril 1956.aastal alustas tööd Tallinna 25. keskkool – esimene vene kool Lasnamäe piirkonnas. 1998.a sai kool gümnaasiumi staatuse ja uueks nimeks – Tallinna Pae Gümnaasium. Aastal 2016 tähistas kool oma 60.sünnipäeva.
Kooli direktorid olid aastate joksul – Nikolai Šestakov (1956-1979), Jevgeni Platonov (1979-1986), Nadežda Šumilova (1986-1992), Vassili Kuznetsov (1992-2001). Alates aastast 2001 töötab  direktorina  Izabella Riitsaar.

Oma mitmekümnneaastase tegevuse jooksul on kool tõestanud  eluvõimelisust.
Koolis töötab kõrgelt kvalifitseeritud, oma elukutset tundev ja armastav pedagoogiline personal, kes on loonud vajalikud tingimused iga õpilase arenguks.

Kooli ajaloo tähtsamad sündmused:

1989-1993 a. avati vanemas kooliastmes süvaõppega reaal- ja humanitaarainete klassid;
1991.a töötavad alates 2.kl inglise keele süvaõppega klassid. Käesoleval ajal õpivad kooli õpilased eesti, inglise, saksa, hiina ja prantsuse keeli;
Aastast 1992 tegutseb koolis õpilasomavalitsus;
1993.a pandi alus 10. kl mõeldud nn rebaste peo traditsioonile;
1993.a toimuvad traditsioonilised esimese klassi õpilaste päevad, kuhu kutsutakse kasvatajad nendest lasteaedadest, kelle kasvandikud on tulnud  õppima Tallinna Pae gümnaasiumi 1.kl.
1996-2002 –Tallinna Pae Gümnaasium alustas esimesena Lasnamäe koolidest osalust Eesti-Ameerika ühisprojektis “Hea algus”. Eksperimendis saadud kogemused olid abiks paljudele vabariigi õpetajatele, kes liitusid programmiga hiljem. Selle metoodika elemendid leiavad praktikas kasutamist tänase päevani;
1.septembrist 2003 alustati  hiliskeelekümbluse projekti. Aastast 2006 alustas  tööd eelkool “Proventus”;
1.septembrist 2009 osaletakse varajase keelekümbluse programmis;
Aastast 2010  toimuvad spordi-ja tervisepäevad  väljaspool kooli;
Aastast 2013  kasutatakse tundides LAK-õppe metoodikat;
Aastast 2014 toimuvad karjääripäevad, kus osaleb terve kool – nii õpilased, õpetajad, lapsevanemad  kui ka vilistlased;
Aastast 2015 algas tasemeõpe mõnedes õppeainetes;
2016. aastal tähistas kool 60.juubelit;
2017. aastal võeti vastu kooli uus arengukava perioodiks 2018-2020;
2018. aastal ehitati uus juudreehitis kaheksa klassiruumiga;
2019. aastal kool osales innovaatilises prokektis, mille eesmärgiks oli kooli sisehoovi uuendamine ja renoveerimine: ehitati välislava, uuendati korvpalliväljakut ning rajati välisklass.
2020. aastal kool liitus kiusamisvastase programmiga KiVa;
2021. aastal rajati kooli sisehoovis uued moodulmajad kolmele klassile. Samuti avati välitrenažööride väljak ning mänguväljak algkooli õpilastele.

Tallinna Pae Gümnaasium osaleb aktiivselt  projektitegevuses linna-, vabariigi- ja rahvusvahelisel tasemel.
Üle 35 aasta  tegutseb koolis  vene rahvapilliorkester “Russki suveniir”, mis on tuntud nii Eestis kui ka väljaspool.

Aastal 2013. alustas oma tööd kooli mudilaskoor, mis esines aastal 2017. XII Noorte laulupeol ning 2019. aastal XXVII laulupeol. Aastal 2017. loodi koolis tantsurühm ning osalejad esinesid ka 2019. aasta XX tantsupeol.

Kooli õpilasesindus osaleb kooli-, linna, vabariigi- ja  rahvusvahelistes projektides, teeb koostööd lasteaedadega, osaleb otsuste vastuvõtmise protsessis.
Tallinna Pae Gümnaasium teeb tihedat  koostööd kooli hoolekoguga. Selle organisatsiooni liikmed võtavad osa koolielust, aitavad üritusi korraldada (spordi- ja tervisepäevad, heategevuslaadad ja -kontserdid, ekskursioonid jne).
Tallinna Pae Gümnaasiumis on edukalt realiseerunud 2018-2020 aa arengukava  ning on valmimas  arengukava aastateks 2021-2024.