中华人民共和国成立后，罗荣桓元帅受命组建了中国人民解放军政治学院（现国防大学）。为解决教官子女入学问题，1960年在解放军政治学院（现国防大学2号院）建立了子弟小学。首任校长为高峰，罗荣桓元帅担任名誉校长。根据贺龙元帅的命令，1967年政治学院子弟小学划归北京市海淀区教育部门直属管理，更名为北京市海淀区玉泉小学，由国防大学院内迁至金沟河路35号（即现址）。同年，中国科技大学附属小学并入玉泉小学（“文革”期间，中国科技大学迁至安徽合肥，原址现为中国科学院大学和高能物理研究所）。2006年根据海淀区教委学校布局调整方案，原金沟河小学和原采石路小学先后合并到玉泉小学，形成今日大玉泉一校三址之格局（本校、分校、待建新校）。
学校把军旅文化（红色）、科技文化（绿色）和航天文化（蓝色）作为校园的主题文化。学校源自中国人民解放军，带有军旅文化的基因，涌动着军人的气质与品格；学校与中国科技大学附属小学合并，与中国科学院部分单位紧密相连，注入了科学因子，蕴含着科学底蕴，承载着科学精神；学校周边是航天社区，生源主要来自航天人的子弟，又深受航天文化的熏陶，激荡着航天的梦想与追求。只要玉泉学子拥有了航天人的梦想、科学的精神和军人的风格，就一定会拥有幸福的人生。
50多年来，按照“质量立校”和“文化兴校”的办学信念，本着“让每一个学生的个性得到自由张扬，让每一个学生的潜能得到充分发挥，让每一个孩子享受优质教育”的办学目标，历经几代玉泉人“爱岗敬业、细致认真、扎实有效”地开展工作，取得了优异的办学成绩，赢得了社会各界的赞誉，打造了“玉泉教育”品牌。学校是国家教育体制改革——课程改革实验学校、全国综合实践活动及其师资建设实验学校、全国中小学思想道德建设实践创新活动先进单位、全国少年军校示范校、全国新学校研究理事校、北京市阳光心语体操推广工作示范校、海淀区教育国际化实验学校、文明礼仪先进学校和健康促进学校；荣获海淀区绿色学校先进单位、中小学国防教育示范校、精神文明先进单位、体育项目特色学校等。
办学50多年来，学校培养了成千上万的优秀玉泉学子，成为各条战线上的能工巧匠和大家名师。像中国人民解放军空军总司令马晓天上将、著名健美操专家马华、亚运会火炬手周虹等，就是玉泉学子中的杰出校友。
学校占地15011平方米（未含新校区），校舍建筑面积9318平方米，拥有50个教学班，1800名学生，教职工123人。专任教师中，大专以上学历占98%，其中本科学历占80%，研究生层次的占3%；小学高级教师以上占55%；区级以上骨干教师和取得区级优秀教师等荣誉称号的占66%。
按照孩子的视角建设校园，以红色、绿色和蓝色为主色调，象征着孩子们旺盛的生命力，是最适宜孩子生活的地方。学校按照规范化学校标准建成，拥有报告厅、音乐厅、会议中心、交际中心、综合活动室等教学生活设施，拥有食堂一座。图书室、微机室、电视台、小机器人室、计算机、科学实验室、科学探究室、音乐室、舞蹈室、美术室、英语专用教室、中英文阅览室等专用教室齐全。普通教室配有实物大屏、电子白板、展示台、微机、空调等高标准教学设备，校园网和电视连接到每个教室和功能室。广播、电视台、礼貌用语、警示语、小动物、小情景、小物体都用汉、英表述，做到逢语必双，到处充满了双语文化气息。本校的童话长廊、分校的青花玉长廊成为孩子们阅读、游玩的地方。
学校坐落在北京西四环外的玉泉路东侧，向南近长安街西向延长线，向北靠阜石路，在玉泉路与金沟河路交汇处的玉海园社区三里，属于五棵松学区。周边有中国科学院、航天部和国防大学、三军仪仗队等单位。从地铁一号线玉泉路站到学校步行15分钟，有6路公共汽车从学校门前通过。距离学校不远，有玉泉山、永定河、颐和园、八大处、西山、植物园、香山等园林和景点。
1、幸福教育。幸福作为对人生的一种体验，需要在后天的活动中获得，因此，幸福需要教育。
构成幸福的主要部分是幸福观、幸福品质和幸福能力。“幸福教育”就是通过幸福教师的创造，去培育学生拥有幸福人生而需要的幸福观、幸福品质和获得幸福能力的教育。
“幸福教育”体系包括两部分：一是全体教师拥有物质的、精神的和心灵的幸福生活，二是让每一个孩子拥有幸福童年，进而拥有幸福人生。
2、双语教育。开展和推进双语教育是探索成功英语教学的有力保障。实施和推进双语教学旨在更广阔的学科领域中，在更丰富的语言层面上拓展学习者的英语实践时空，优化英语习得环境气氛，提高学生的英语应用水平。在不损伤学科教学的前提下，将英语延伸到专业领域（如音乐、体育、美术等），扩大学生学习英语的时空，解决学生的英语学习“瓶颈”——高耗低效问题。
营造双语教育的校园时空环境，培养具有国际视野的首都新市民。
3、情感教育。小学阶段是儿童学习社会角色、发展自我意识的重要时期，是与同伴的交往过程中发展起来的。培养生活自理、学习自主、行为自尊、健康自强的品行，形成生活有规律和勤劳、自立、吃苦、合作、忍让、感恩等优秀品质。校园生活的设计，为学生将来走向社会奠定了社会性角色。《玉泉小学校园情感发展课程标准》将指向和保证学生的情感发展。
4、适性课程。根据多元智能理论，从孩子兴趣、爱好和特长出发，设置适性课程，注重孩子个体发展，充分挖掘孩子的特殊才能。开设人文、科技、艺术、生活等适性课程和资优学生、个体差异学生两类特殊课程，让所有具备某方面特长潜质的学生能够自主选择自己喜欢学习的课程和专业。开发和建设指向学生个性化发展的校本课程体系。进入我校的每个学生，在可能的情况下，得到最大、最优的发展时空和成效。