Đáp ứng nguyện vọng được học tập của đông đảo học sinh, nhất là khi hệ thống giáo dục THPT trên địa bàn huyện Cẩm Xuyên chưa đủ đáp ứng nhu cầu, ngày 21/4/2004, UBND tỉnh Hà Tĩnh ban hành Quyết định số 53/2004/QĐ-UB-NV về việc thành lập Trường THPT bán công Nguyễn Đình Liễn. Những ngày đầu thành lập, với bao khó khăn khi cơ sở vật chất của nhà trường chỉ có 4 phòng học cấp 4 và 1 phòng Ban Giám hiệu.
Trường phải học 2 ca và có lúc phải mượn tạm cơ sở vật chất Trường THCS Cẩm Huy (Cẩm Xuyên) để bố trí lớp học. Đội ngũ cán bộ quản lý, giáo viên thiếu; hầu hết còn trẻ nên chưa có nhiều kinh nghiệm trong thực hiện nhiệm vụ chuyên môn. Thế nhưng, quyết tâm thực hiện tốt sứ mệnh, niềm vinh dự khi được giảng dạy dưới mái trường mang tên anh hùng liệt sỹ Nguyễn Đình Liễn - Bí thư Huyện ủy đầu tiên của quê hương Cẩm Xuyên, là động lực để tập thể cán bộ, thầy giáo Hoàng Quốc Dũng - quyền Hiệu trưởng nhà trường và đội ngũ giáo viên không ngừng cố gắng.
Ngày 9/9/2004, tiếng trống khai trường đầu tiên của Trường THPT bán công Nguyễn Đình Liễn vang lên, đánh dấu mốc đặc biệt quan trọng trong lịch sử xây dựng và phát triển nhà trường. Cùng với thời gian, đội ngũ cán bộ Ban Giám hiệu nhà trường được bổ sung đã giải quyết phần nào khó khăn trong công tác quản lý. Sự tâm huyết, nỗ lực của các thầy cô giáo trong dạy học cũng là yếu tố để sau mỗi năm học, số lượng học sinh ngày càng tăng.
6 năm sau ngày thành lập, tháng 7/2010, UBND tỉnh quyết định chuyển Trường THPT bán công Nguyễn Đình Liễn thành trường công lập với tên gọi Trường THPT Nguyễn Đình Liễn. Đây là bước ngoặt lớn trong hành trình phát triển của trường, đáp ứng niềm mong ước của đội ngũ cán bộ, giáo viên, học sinh và các bậc phụ huynh. Niềm vui lớn này cũng mở ra nhiều cơ hội mới, tạo sự bình đẳng để nhà trường thêm tự tin, quyết tâm vươn lên khẳng định mình trong sự nghiệp giáo dục.
Cơ sở vật chất của trường ngày càng hoàn thiện.
Ngày 19/5/2012, dự án xây dựng trường cũng chính thức được khởi công tại xã Cẩm Dương, huyện Cẩm Xuyên. Thời gian này, thầy Hiệu trưởng Hoàng Quốc Dũng được điều chuyển công tác. Để tiếp tục lãnh đạo, chỉ đạo và điều hành các hoạt động của nhà trường, Giám đốc Sở GD&ĐT đã điều động và bổ nhiệm thầy giáo Nguyễn Nam Thắng làm Hiệu trưởng.
Những tháng ngày này, đội ngũ cán bộ, giáo viên Trường THPT Nguyễn Đình Liễn lại tiếp tục đoàn kết, nỗ lực cùng nhau thực hiện nhiều nhiệm vụ. Vừa tập trung tuyển sinh, vừa nỗ lực nâng cao hoạt động chuyên môn, củng cố các tổ chức trong nhà trường, đồng thời đẩy nhanh tiến độ xây dựng cơ sở vật chất dự án xây dựng trường để sớm chuyển về địa điểm dạy học mới.
Sau bao ngày mong đợi, năm học 2014 - 2015, trường chính thức chuyển về địa điểm mới tại xã Cẩm Dương, huyện Cẩm Xuyên. Từ sự quan tâm của ngành, của chính quyền địa phương và các bậc phụ huynh, nỗ lực của mỗi cán bộ, giáo viên, học sinh, mục tiêu xây dựng cơ sở vật chất trường lớp khang trang, hiện đại, cảnh quan xanh, sạch, đẹp, an toàn, thân thiện đáp ứng yêu cầu đổi mới GD&ĐT đang dần được hiện thực hóa.
Nhà trường đã tập trung xây dựng môi trường thuận lợi để học sinh có cơ hội phát triển toàn diện, phát huy tốt nhất năng lực của mỗi cá nhân; phát triển đội ngũ cán bộ, giáo viên, nhân viên có lập trường tư tưởng chính trị vững vàng, tư cách đạo đức tốt, lối sống trong sáng, lành mạnh, hòa đồng, luôn quan tâm giúp đỡ mọi người, sẵn sàng thực hiện và hoàn thành tốt nhiệm vụ, năng lực chuyên môn vững, tâm huyết.
Năm 2015, 2016 thầy Nguyễn Xuân Hạnh và thầy Nguyễn Trọng Diệu lần lượt được bổ nhiệm chức vụ Phó Hiệu trưởng nhà trường thay thế thầy Nguyễn Đắc Hoan nghỉ hưu theo chế độ. Đến năm 2018, thầy Hoàng Quốc Quyết được bổ nhiệm chức vụ Phó Hiệu trưởng thay thầy Nguyễn Xuân Hạnh chuyển công tác.
Tháng 11 năm 2020, sau khi thầy Hiệu trưởng Nguyễn Nam Thắng được điều chuyển, Sở GD&ĐT Hà Tĩnh giao nhiệm vụ phụ trách trường và sau đó bổ nhiệm thầy giáo Hoàng Quốc Quyết giữ chức vụ Hiệu trưởng. Từ đó đến nay, Ban Giám hiệu nhà trường đã được kiện toàn, ổn định gồm: thầy giáo Hoàng Quốc Quyết - Hiệu trưởng, các thầy: Nguyễn Văn Cương, Trần Hậu Hùng - Phó Hiệu trưởng.
Từ nền tảng của các thế hệ cán bộ đi trước, từ việc phát huy sức trẻ, sự đoàn kết, năng động của tập thể cán bộ, giáo viên có năng lực sư phạm tốt, trình độ chuyên môn vững vàng, nhiệt tình trong công tác và có ý thức cầu tiến, Trường THPT Nguyễn Đình Liễn đã ngày vững mạnh và phát triển toàn diện. Trải qua chặng đường 20 năm với nhiều bước thăng trầm, thay đổi, những năm gần đây, quy mô trường đã ổn định với 24 lớp, hơn 850 học sinh. Cơ sở vật chất của trường gồm 4 dãy nhà cao tầng, có đủ phòng học, phòng thực hành và các phòng chức năng, có hội trường, sân khấu hiện đại, thuận lợi cho các hoạt động tập thể.
Chất lượng giáo dục đại trà và mũi nhọn không ngừng được củng cố và nâng cao. Đến nay, trường đã có 20 lượt học sinh đạt giải trong các kì thi, cuộc thi cấp quốc gia; hơn 600 học sinh giỏi tỉnh trong đó nhiều học sinh đạt giải nhất, nhiều đội tuyển thường xuyên có số lượng học sinh đạt giải cao.
Điển hình là các em: Nguyễn Thị Thanh Cẩm - giải nhì học sinh giỏi quốc gia môn Địa lý (2018); Bùi Vĩnh Phúc - giải ba toàn quốc Cuộc thi “Tuổi trẻ học và làm theo Bác” (2018); Nguyễn Minh Thư - giải nhì toàn quốc Cuộc thi “Tuổi trẻ học và làm theo Bác” (2022)... Ngoài ra còn có nhiều học sinh đã xuất sắc giành thủ khoa tại Kỳ thi học sinh giỏi tỉnh như: Nguyễn Thị Oanh - môn Địa lý (năm 2014); Nguyễn Hữu Trung - môn Toán (năm 2018); Nguyễn Bình Phương - môn Địa lý (2019); Đặng Văn Khánh Duy - môn Toán (2023).
Cùng với niềm vui về chất lượng mũi nhọn, nỗ lực của đội ngũ cán bộ, giáo viên trong dạy học, tinh thần cầu thị, chịu khó, ham học hỏi của học sinh cũng đã tạo nên sự chuyển biến đáng ghi nhận của chất lượng đại trà. Từ năm 2018 đến nay, trường luôn nằm trong tốp đầu về kết quả kỳ thi tốt nghiệp THPT. Đặc biệt trong năm 2024, Trường THPT Nguyễn Đình Liễn xếp thứ 3/42 trường THPT trên toàn tỉnh.
20 năm qua, từ mái trường này đã có hơn 5.000 học sinh tốt nghiệp. Trong đó nhiều em đã trưởng thành trong các lĩnh vực, trở thành những chiến sĩ tiên phong trong xây dựng và bảo vệ Tổ quốc, những lao động giỏi, kĩ sư, nhà giáo, bác sĩ, doanh nhân thành đạt…
Ghi nhận thành tích của trường và sự đóng góp của các thế hệ nhà giáo và học sinh, Trường THPT Nguyễn Đình Liễn đã được các cấp lãnh đạo tặng thưởng nhiều danh hiệu thi đua cao quý. Trường được công nhận trường đạt chuẩn quốc gia giai đoạn 2016 - 2021 và giai đoạn 2023 - 2028. Từ năm học 2015 – 2016 đến nay, trường được xếp loại hoàn thành xuất sắc nhiệm vụ; được UBND tỉnh, Bộ trưởng Bộ GD&ĐT, Thủ tướng Chính phủ tặng cờ thi đua cho đơn vị dẫn đầu; được UBND tỉnh, Bộ GD&ĐT tặng bằng khen, hiện nay đang đề nghị Thủ tướng Chính phủ tặng bằng khen. Công đoàn, Đoàn Thanh niên Cộng sản Hồ Chí Minh nhà trường được cấp trên đánh giá hoàn thành xuất sắc nhiệm vụ, nhiều lần được Công đoàn giáo dục Việt Nam, Trung ương Đoàn tặng bằng khen, tặng cờ thi đua xuất sắc.
Trường THPT Nguyễn Đình Liễn ngày vững mạnh và phát triển toàn diện.
Trường đã có 1 nhà giáo được nhận bằng khen Thủ tướng Chính phủ, 3 nhà giáo được công nhận danh hiệu “Chiến sĩ thi đua cấp tỉnh”, 15 nhà giáo được công nhận danh hiệu “Giáo viên dạy giỏi cấp tỉnh”, 15 lượt nhà giáo được Bộ GD&ĐT và UBND tỉnh tặng bằng khen, hàng trăm lượt nhà giáo được công nhận danh hiệu “Chiến sĩ thi đua cơ sở”, được nhận bằng khen và giấy khen của các cấp bộ, ngành.
Nhìn lại chặng đường 20 năm đã qua, tập thể cán bộ, giáo viên, học sinh Trường THPT Nguyễn Đình Liễn càng thêm tự hào về trang truyền thống của nhà trường. Đó là động lực, là niềm tin để tập thể sự phạm Trường THPT Nguyễn Đình Liễn không ngừng sáng tạo, đổi mới, tiếp tục thi đua dạy tốt, học tốt, thực hiện thắng lợi các mục tiêu, nhiệm vụ đã đề ra, góp phần vào thành tích chung trong sự nghiệp trồng người của vùng quê hiếu học Hà Tĩnh.