进入新世纪，大连市第二十高级中学秉持"以人为本，追求卓越，持续发展"的办学理念，致力于适应时代变革，不断更新教育观念，提升教育教学水平。2002年，该校被中央教育科学研究所认定为中央教育科学实验基地，承担重要课题研究，为学校的持续发展奠定了坚实基础。
学校荣获多项殊荣，如全国百所德育科研名校、全国体育后备人才培养试点学校，以及辽宁省少数民族团结工作先进单位等，体现了其在教育领域的卓越表现。学校始终贯彻党的教育方针，全面推行素质教育，以《中共中央国务院关于深化教育改革，全面推进素质教育的决定》为指导，致力于培养具有实践能力、创新能力，德、智、体、美、劳全面发展的社会主义建设者和接班人。
办学目标明确，即打造一流环境、培养一流教师队伍和输送一流人才。在办学思路方面，学校强调"以育人为根本"，关注学生个体发展，注重终身教育；"以管理求效益"，通过科学民主管理激发教师潜能，提升教学效率；"以质量求生存"，通过提高教学质量确保在竞争中立于不败之地；"以改革求发展"，通过课堂教学改革推动教育进步，促进学校整体发展。
学校坚守"质量第一"的核心理念，视教育为服务，致力于打造高质量、有特色的教育环境，树立良好的口碑。这是一所不断追求卓越，注重人才培养和发展的高级中学。
大连市第二十高级中学是辽宁省首批重点高中，辽宁省示范高中，享有“辽南小清华”之美誉。学校创建于1932年，原为日本弥生高等女子学校，校址位于大连市中山区世纪街。1947年大连解放后，先后被命名为大连第一中学、大连中学、大连高中、大连第一高中，1950年被确定为省级重点高中，1958年秋定名为大连市第二十高级中学，1988年收入《中国著名中学》录。