學校始創于1905年，為全國第六批重點文物保護單位。初名大同府中學堂，1913年創建并改稱山西省立第三中學，1972年更名為大同師范學校，1978年開始招收山西師范大學大同師專班，2003年省政府撤銷中師建制，設立為雁北師范學院大同分院，2006年4月更名為山西大同大學大同師范分校，2008年9月省政府同意籌建“大同師范高等專科學校”。2010年市政府在大同師范原校址新建校區，改擴建后的學校軟硬件已全部達到《專科學歷教育高等學校設置標準》。2018年3月經省政府批準，國家教育部備案，大同師范高等專科學校正式成立。

學校占地487畝，項目建設用地324829平方米，總建筑面積155436.88平方米，總投資5.88億元。校園分教學區、生活區、辦公區、運動區、文物區五大區域，其中教學區由文理科教學樓、藝術外語教學樓、電化教學樓、幼師教學樓、圖書館等8個單體建筑組成。生活區由學生公寓、教師公寓、專家樓、綜合服務中心等8個單體建筑組成。運動區由體育館和一個400米標準運動場組成。大學校園的整體設計，集使用功能、審美功能和教育功能于一體，和諧統一的林、園、路已完美呈現。

目前在校生4660人，教職工226人，專任教師203人。專任教師中，副高職稱40人，碩士及研究生103人，占比57%。教學科研儀器設備總值3224.382萬元，圖書館藏書17.2萬冊。日前，省教育廳批準、教育部備案7個師范專科專業。未來幾年，學校將逐步拓展適應大同經濟發展需要的非師范類專業。

近幾年，學校生源質量和數量逐年增長，畢業生就業率均在90%以上；2017年專升本報考達線率60.5%；小學教師資格證報考合格率81.8%。2018年，在792名畢業生中，報名參加專升本考試540人，考取二本A類院校243人。2019年，296名考生喜達本科錄取線，比上年達線人數凈增53人。2020年，697名同學報名考試，514名考生喜達本科錄取線，達線率73.7%，比2019年提高了41.7%，2020屆畢業生升本率達51.2%，比2019年提高了26.3%。

2014年以來，三年制普通高考招生全部為第一志愿錄取，超過省劃定的專科錄取線100分左右，學校的辦學實力和同類院校比較優勢明顯。