Trước ngày đất nước được hoàn toàn thống nhất, số lớp, số học sinh, đội ngũ những người làm công tác giảng dạy của trường tăng nhanh, đáp ứng được nhu cầu học tập của con em nhân dân Quảng Nam và Đà Nẵng. Từ một lớp Đệ Thất (lớp 6) đầu tiên ở năm học 1952-1953 đến năm học 1974-1975 trường có 68 lớp Đệ nhất cấp (THCS) và Đệ nhị cấp (THPT) là một con số không nhỏ đối với một ngôi trường thị xã trong hoàn cảnh chiến tranh. Nhiều thế hệ học sinh đã trưởng thành và không ít người trở thành những chiến sĩ, những nhà khoa học nổi tiếng... Trong phong trào đấu tranh của học sinh – sinh viên ở các đô thị miền Nam, trường trung học Phan Châu Trinh là một trong những chiếc nôi nuôi dưỡng tinh thần dân tộc dân chủ. Năm 1970, Ủy Ban MTDTGP miền Trung Trung bộ đã quyết định trao tặng cho trường Huân chương Giải phóng hạng Ba dưới mật danh “Trường học anh dũng”, đó là phần thưởng cao quý, xứng đáng dành cho một ngôi trường nằm giữa lòng đô thị miền Nam.

Năm học 1975-1976, năm học đầu tiên sau ngày đất nước được thống nhất, hệ thống tổ chức của trường đã có sự thay đổi, các lớp Đệ nhất cấp (Cấp 2 - THCS) được tách ra, trường tiếp nhận thêm các lớp Đệ nhị cấp (Cấp 3 - THPT) từ các trường lân cận và trở thành trường cấp 3 Phan Châu Trinh, sau đó trở thành trường THPT Phan Châu Trinh như hiện nay. Năm học 1981-1982, các lớp chuyên đầu tiên của tỉnh Quảng Nam – Đà Nẵng được hình thành tại trường. Chỉ trong khoảng năm 5 năm tồn tại (từ 1981-1982 đến 1986-1987), các học sinh của các lớp chuyên đã làm nên những “kỳ tích” trong các kỳ thi học sinh giỏi toán quốc tế (4 giải nhì và 1 giải ba).

Như vậy, kể từ ngày đất nước được hoàn toàn thống nhất, trường đã nhiều lần sáp nhập và chia tách, nhưng chất lượng dạy học vẫn được chú trọng toàn diện, số học sinh tốt nghiệp, học sinh đạt giải trong các kỳ học sinh giỏi thành phố và khu vực ngày càng tăng thêm. Việc nâng cao chất lượng dạy-học và đổi mới phương pháp giảng dạy cũng như các hoạt động của Đảng, Công Đoàn, Đoàn Thanh niên, Hội cha mẹ học sinh … đều đạt hiệu quả cao và được các cấp quản lý đánh giá tốt.

Từ năm học 2004-2005, đáp ứng nhu cầu học tập ngày càng cao của con em nhân dân thành phố, cơ sở mới của trường Phan Châu Trinh đã được khánh thành và đưa vào sử dụng, hệ thống phòng học đã được tiêu chuẩn hoá với nhiều trang thiết bị hiện đại, bảo đảm yêu cầu giáo dục toàn toàn diện của một trường trung học phổ thông. Năm học 2006-2007, số lớp học và sĩ số học sinh của trường THPT Phan Châu Trinh đã lên đến 101 lớp với 4860 học sinh.