Școala a luat ființă în anul 1949 sub denumirea de Școala Profesională Metalurgică, având sediul pe Strada Atelierelor. Intensificarea procesului de extracție a petrolului și gazelor a impus transformarea profilului inițial, astfel încât școala a început să pregătească forță de muncă pentru acest domeniu: sondori, operatori, mecanici și electricieni.
În anul 1959 școala s-a mutat în sediul din strada Căpitan Zăgănescu nr. 2, vizavi de unitatea de pompieri, sub titulatura de „Grup Școlar de Petrol și Chimie”.
În anul 1967 s-a produs o nouă mutare, în strada George Enescu nr. 2, unde instituția funcționează și astăzi. Sediul era special construit și cuprindea opt săli de clasă, un laborator, cancelarie, birou pentru director și birou pentru secretariat. Este clădirea cunoscută astăzi drept Corpul A. În aceeași perioadă au fost date în folosință primul cămin, sala de sport și o parte din actualul atelier al școlii.
Prin H.C.M. nr. 739 din 21 iunie 1971 s-au înființat primele clase de liceu cu profil industrial în domeniul petrolului, iar școala a primit denumirea „Grup Școlar de Petrol”.
La 19 septembrie 1972 au fost recepționate lucrările de extindere prin construirea Corpului B, cu 14 săli de clasă. În același an a fost dat în folosință și un nou cămin.
Creșterea continuă a numărului de elevi a făcut necesară construirea Corpului C, inaugurat la 15 septembrie 1986. Noua construcție cuprinde 16 săli de clasă, cabinete pentru directori și o cancelarie modernă. Tot atunci au fost dezvoltate spațiile de cazare și cantina, dată în folosință în anul 1987.
După 1989 au apărut calificări și specializări noi, adaptate schimbărilor de pe piața muncii și reducerii cererii de personal în industria petrolului.
În anul 1996 școala și-a schimbat denumirea în Grup Școlar Industrial de Petrol „Grigore Cobălcescu”, iar din anul 2004 poartă numele Colegiul Tehnic „Grigore Cobălcescu” Moinești. În anul școlar 2006–2007 a absolvit prima promoție de subingineri ai Facultății de Petrol și Gaze, cu filială în cadrul colegiului.
