Idea utworzenia Liceum Lotniczego zrodziła się w latach 70 - tych. Głównym celem funkcjonowania szkoły miało być profesjonalne przygotowanie kandydatów do Wyższej Oficerskiej Szkoły Lotniczej.

Generał bryg. pil. dr hab. Józef Kowalski, pełniący wówczas funkcję Komendanta WOSL, po otrzymaniu zgody MON na utworzenie szkoły eksperymentalnej (pismo Szefa Sztabu Generalnego WP z dnia 3 sierpnia 1972 roku) rozkazem nr 39 z 3 września 1972 powołał do życia Liceum Lotnicze. Zaledwie dziewięć dni później, 11 września 1972 roku, osiemdziesięciu dziewięciu uczniów podzielonych na trzy klasy rozpoczęło zajęcia. Pierwszą siedzibą Szkoły był budynek Pałacu Jabłonowskich mieszczący sale lekcyjne, internat i stołówkę. Kadrę dydaktyczną, na czele której stał dyrektor płk Kazimierz Gorzelnicki stanowili oficerowie - doświadczeni nauczyciele akademiccy WOSL.

Wspólne zarządzenie Ministrów Oświaty i Wychowania oraz Obrony Narodowej z dnia 17 sierpnia 1973 roku określiło prawny status szkoły (czteroletnie liceum zawodowe kształcące w specjalności "mechanik osprzętu lotniczego") a także główne cele jej funkcjonowania ( kształtowanie motywacji do służby w lotnictwie, ukierunkowanie zainteresowań lotniczych oraz wyposażenie absolwentów w wiedzę ogólną niezbędną do podjęcia studiów w WOSL). Instytucją wspierającą działania dydaktyczno-wychowawcze Liceum Lotniczego stał się utworzony wiosną 1973 roku Aeroklub "Orląt", który już w lipcu zorganizował dla uczniów pierwszy obóz spadochronowy i szybowcowy.

W 1974 roku szkoła otrzymała nowy budynek dydaktyczny i internat. Uczniowie, których liczba w roku szkolnym 1975/1976 wzrosła do około pięciuset, zostali umundurowani. Efektem rosnącego zainteresowania szkołą było powołanie 1 września 1979, w Zielonej Górze filii Liceum Lotniczego. Po trzech latach filia zdobyła status samodzielnej placówki oświatowej. 17 września 1981 roku szkoła otrzymała sztandar oraz imię Franciszka Żwirki i Stanisława Wigury.

W 1983 roku uczniowie zostali przekwaterowani do nowoczesnego budynku internatu a w rok później szkole oddano do dyspozycji obszerny budynek dydaktyczny będący jej siedzibą do końca roku szkolnego 2001/2002. Prężny rozwój Liceum Lotniczego w latach 1985-1997 zaowocował w roku 1992 przekształceniem szkoły z liceum zawodowego w Ogólnokształcące Liceum Lotnicze o profilu matematyczno-fizycznym a także powstaniem nowoczesnych klasopracowni (między innymi informatyki, języka angielskiego, biologii, chemii).
Reforma systemu oświaty spowodowała zmianę struktury OLL (od roku szkolnego 2003/2004 zmniejszono nabór uczniów do klas pierwszych, wprowadzono trzyletni cykl kształcenia oraz realizację rozszerzonych programów nauczania z wybranych przedmiotów). W okresie transformacji szkoła przeszła kompleksową wizytację dokonaną przez Kuratorium Oświaty w Lublinie, uzyskując wysoką ocenę pracy.

 Budynki szkoły i internatu w latach 1972 - 2009