大同一中的历史可以追溯到1913年，最初名为山西省立第四师范学校，1917年更名，1934年又改称山西省大同师范学校。1972年，它与大同师范互换校名，正式更名为山西省大同市第一中学。这所历史悠久的学校坐落在大同市师校街25号，拥有丰富的文化底蕴。

大同市第二中学则成立于1946年，1980年被确定为山西省首批重点中学。该校位于大同市御东区文兴路东侧，占地面积32789平方米，教学设施面积达15000平方米。

大同机车中学起源于1958年，原名为大同机车厂中学。学校占地76736平方米，建筑面积40150平方米，为学生提供了良好的学习环境。

同煤一中隶属于大同煤矿集团公司，原为大同矿务局一中，于2008年1月正式归大同市管理。学校位于大同市平城区魏都大道繁华商业区，正在建设中的新校区位于大同市南郊区校南街以东，开源街北。

大同实验中学是大同市政府在2005年7月1日审批成立的一所现代化寄宿制公立完全中学。学校位于大同市经济开发区的文赢湖畔，占地200亩，建筑面积4万平方米，为学生提供了优美的学习环境。

大同铁一中创建于1956年9月，隶属于大同铁路分局。1978年，它被大同市和北京铁路局列为首批重点中学。学校从最初的卧虎湾搬迁至大同工务段的职工生活区新华街，经历了多次校址变迁。

这五所高中各有特色，为大同市的教育事业做出了重要贡献，培养了一大批优秀人才。