Kaarilan lukion edeltäjä oli vuonna 1956 perustettu Harjun yhteiskoulu. Vuonna 1976 aloittivat toimintansa Kaarilan lukio ja Kaarilan yläaste. Koulu toimi osoitteessa Vallerinkatu 11. Vuonna 2012 Kaarilan lukio yhdistyi Tammerkosken lukion kanssa ja sen tilat siirtyivät uuteen Sampolan kampusrakennukseen.