После революции 1917 г. ситуация в сфере образования в России была довольно сложной. В связи с новыми идеологическими и социальными ориентирами возникла необходимость перестройки всей структуры образования. В 1920-х гг., после создания Всероссийской чрезвычайной комиссии по ликвидации неграмотности во главе с Н. К. Крупской, началось медленное становление школьной системы в Советской России. Правительство приступило к решению задач по введению всеобщего обязательного обучения. В Москве стало расти количество учащихся и число учебных заведений. Для ускоренного решения поставленных задач обсуждался вопрос создания типовых проектов школьных зданий. Ориентация на преподавание широкого круга дисциплин, в том числе трудовых, физических и общественно-политических, потребовала расширения состава школьных помещений с оборудованием школьных зданий классами, лабораториями, спортивными залами, библиотеками, столовыми. 

Школа № 315 (бывшая № 28) в Сокольниках стала одной из первых школ, построенных в Москве в послереволюционные годы. Строительство первого корпуса началось в 1928 г. рядом с деревянной школой начального образования 1900 г. постройки, которую решено было не сносить, а разместить здесь некоторые классы, слесарные мастерские. Проект нового здания был разработан инженером Н. Федоровым, а затем доработан архитектором Д. Фридманом. Школа стала типичным примером постройки в стиле конструктивизм. Асимметричное, сложное в плане строение с лаконичными, геометрическими фасадами и почти полным отсутствием художественно-декоративных элементов отражало основную идею этого стиля о слиянии формы и функции. Интересной деталью проекта стала вращающаяся школьная обсерватория, единственная в Москве. 

Архитектурное решение здания, хотя с некоторыми коррективами, поддерживало старательно внедряемую в 1920-е гг. идею «лабораторно-бригадного метода» обучения, требовавшего немалого количества разнообразных учебных и вспомогательных помещений, рассчитанных на большое количество обучающихся (порядка 1-1,5 тысяч человек) в каждой школе. Такой подход существенно удорожал строительство и в итоге не оправдал себя на практике. 
Новый корпус школы был построен в 1935-1936 гг. архитектором Д. Фридманом с учетом недостатков предыдущего проекта. Вновь возведенный объем был рассчитан на меньшее количество учащихся, при этом в здании удалось разместить достаточное количество классов, лабораторий и мастерских. 
Изначально школе присвоили название «Школа № 28. Десятилетка имени 12-летия диктатуры пролетариата», а номер 315 дали в 1936 г., во время упорядочения нумерации учебных заведений в Москве. 

Таким образом, во второй половине 1930-х гг. в районе, который сложился как своеобразный заповедник архитектуры советского авангарда, появился уникальный ансамбль учебных зданий, состоящий из дореволюционной деревянной двухэтажной школы, школы-семилетки 1920-х гг. и школы-десятилетки 1930-х гг. 

Во время Великой Отечественной войны в здании школы разместили курсы усовершенствования командирского состава, а после войны 315-я стала первой школой Академии педагогических наук СССР. Здесь отрабатывались новые методики в образовании, тестировались новые учебные программы и учебная литература. На занятиях ребята изготавливали различные опытные образцы, некоторые из которых были представлены на выставках учебного оборудования на ВДНХ. А спустя пару десятилетий НИИ содержания и методов обучения Академии педагогических наук СССР создал на базе школы производственные мастерские по изготовлению наглядных пособий по многим школьным предметам. В 1962 г. по инициативе известного педагога И. Б. Вейцмана здесь был открыт математический класс, и уже много лет проводится физико-математическая олимпиада его имени. 

Сейчас в одной из старейших столичных школ две основные специализации ‒ математика и медицина, и она традиционно славится высоким уровнем обучения.