Пантаївський ліцей заснований у 1957 році як середня школа №16 у селищі Пантаївка. Першим директором закладу став Григорій Кирилович Настасьєв — досвідчений педагог, який заклав основи розвитку школи та її освітніх традицій. У наступні роки навчальний заклад активно розвивався: формувався педагогічний колектив, розширювалася матеріально-технічна база, удосконалювався навчально-виховний процес. Було збудовано додаткові приміщення, що дало змогу перейти до навчання в одну зміну. У різні роки школу очолювали Сергій Олексійович Груйчич, Анатолій Васильович Насонов, Тамара Іванівна Орел, Олександр Олексійович Гогуля, Володимир Миколайович Балуба та Лідія Володимирівна Шохіна. Кожен із них зробив вагомий внесок у зміцнення закладу та розвиток освітнього середовища. У 2007 році школа відзначила 50-річний ювілей, отримавши сучасний комп’ютерний клас, що стало важливим кроком до впровадження інформаційних технологій в освітній процес. З 2016–2017 навчального року заклад очолює Наталія Сергіївна Волкова, яка продовжує традиції ліцею та спрямовує його діяльність на оновлення й розвиток сучасної освіти.