面对油田外围矿区萎缩带来的挑战，辽河油田第二高级中学在2000年8月做出了重大决策，决定整体搬迁至兴隆台，开启了学校发展史上的新篇章。在新世纪的曙光照耀下，何绍纯校长于2001年上任，引领学校进行深度改革，以创建辽宁省示范性普通高中为目标，推动教育质量不断提升，高考升学率在油田普高领域独领风骚。

2003年，学校开始征地并建设了现代化的塑胶操场，为未来发展奠定了坚实的基础。同年，辽河油田第二高级中学凭借卓越的教育成果，被省委、省政府授予“文明单位”称号。随后，禹永德、夏玉书校长接力，进一步推进素质教育，艺术特色教育成果显著。2006年，学校接受了辽宁省教育厅的评估，并在2007年4月被正式命名为“省示范高中”，成为全市第三、油田第二所省级优质教育机构。

2008年10月，武强接任书记，2009年11月徐广德接任校长，新一届领导班子确立了新的发展目标，决定用三年时间将学校建设成为辽河油田的第二所重点高中。在这一年多的时间里，学校在高考奥赛、学生管理以及队伍建设等方面取得了显著成就，已经完成了创建重点高中的关键步骤，如优化环境、引入优秀人才和建立稳定机制等，重点高中的创办工作正全面加速推进。