学校始创于1905年，为全国第六批重点文物保护单位。初名大同府中学堂，1913年创建并改称山西省立第三中学，1972年更名为大同师范学校，1978年开始招收山西师范大学大同师专班，2003年省政府撤销中师建制，设立为雁北师范学院大同分院，2006年4月更名为山西大同大学大同师范分校，2008年9月省政府同意筹建“大同师范高等专科学校”。2010年市政府在大同师范原校址新建校区，改扩建后的学校软硬件已全部达到《专科学历教育高等学校设置标准》。2018年3月经省政府批准，国家教育部备案，大同师范高等专科学校正式成立。

学校占地487亩，项目建设用地324829平方米，总建筑面积155436.88平方米，总投资5.88亿元。校园分教学区、生活区、办公区、运动区、文物区五大区域，其中教学区由文理科教学楼、艺术外语教学楼、电化教学楼、幼师教学楼、图书馆等8个单体建筑组成。生活区由学生公寓、教师公寓、专家楼、综合服务中心等8个单体建筑组成。运动区由体育馆和一个400米标准运动场组成。大学校园的整体设计，集使用功能、审美功能和教育功能于一体，和谐统一的林、园、路已完美呈现。

目前在校生4660人，教职工226人，专任教师203人。专任教师中，副高职称40人，硕士及研究生103人，占比57%。教学科研仪器设备总值3224.382万元，图书馆藏书17.2万册。日前，省教育厅批准、教育部备案7个师范专科专业。未来几年，学校将逐步拓展适应大同经济发展需要的非师范类专业。

近几年，学校生源质量和数量逐年增长，毕业生就业率均在90%以上；2017年专升本报考达线率60.5%；小学教师资格证报考合格率81.8%。2018年，在792名毕业生中，报名参加专升本考试540人，考取二本A类院校243人。2019年，296名考生喜达本科录取线，比上年达线人数净增53人。2020年，697名同学报名考试，514名考生喜达本科录取线，达线率73.7%，比2019年提高了41.7%，2020届毕业生升本率达51.2%，比2019年提高了26.3%。

2014年以来，三年制普通高考招生全部为第一志愿录取，超过省划定的专科录取线100分左右，学校的办学实力和同类院校比较优势明显。