Începuturile instituției de învățământ se regăsesc în perioada interbelică, atunci când, în 1932, este înființat Gimnaziul Teoretic de Băieți CFR. Acesta este cunoscut de-a lungul timpului sub mai multe denumiri: Gimnaziul Teoretic de Băieți CFR din 1932, Liceul Teoretic de Băieți CFR din 1946, Școala Medie Mixtă „C. Burcă” din 1948, Liceul Teoretic „M. Sadoveanu” din 24 mai 1990, Colegiul Național „Mihail Sadoveanu” din 2008 până în prezent.
Instituția și-a desfășurat activitatea sub forma gimnaziului de la 1932 până la 1946, chiar în condițiile războiului (și-a desfășurat activitatea în refugiu între 1944-1945) și apoi ca liceu, din anii 1946-1948 până în prezent.
La sfârșitul primului război mondial, în 1918, este înființat un gimnaziu mixt în Pașcani, o formă de școlarizare superioară școlilor primare existente în acea perioadă în localitate. Criza economică declanșată în 1929 a dus la desființarea acestuia. Prin urmare, s-a ajuns la constituirea unei delegații pășcănene care a intervenit la guvernul G. Mironescu din acea perioadă, pentru a reînființa un gimnaziu de băieți în localitate. Deși a existat sprijinul lui M. Sadoveanu, senator în acea perioadă în parlamentul României, marcantă personalitate a Pașcanilor, delegația pășcăneană a întâmpinat opoziția totală a unor membri ai guvernului. În 1932, o nouă intervenție la guvern, cu sprijinul Casei Muncii CFR, duce la crearea Gimnaziului Teoretic de Băieți CFR, care a funcționat între 1932-1940 într-o casă particulară, cumpărată de CFR. Clădirea avea la parter patru săli de clasă, iar cele două încăperi de la etaj erau folosite ca sală de bibliotecă și cancelarie. În curtea școlii era amenajat un teren de sport și o sală de gimnastică.
Tinerii care doreau să urmeze cursurile acestui gimnaziu susțineau un examen de admitere. Uniforma bleumarin și numărul de ordine cusut pe mânecă erau semne distinctive și motive de mândrie pentru elevii care frecventau Gimnaziul Teoretic de Băieți CFR. În primăvara anului 1944, în condițiile apropierii frontului, gimnaziul, la fel ca si celelalte instituții din Pașcani, a fost nevoit să se refugieze în sud-estul țării și reîntoarcerea provizorie a ceferiștilor pășcăneni în localitățile Mărășești, Panciu și Adjud a făcut ca și Gimnaziul Teoretic de Băieți CFR din Pașcani să revină în Moldova, la Panciu. Aici a funcționat în niște barăci militare, rămase disponibile în urma războiului, până în 1945, când pășcănenii s-au întors în orașul natal. După război, gimnaziul și-a reluat activitatea, cursurile desfășurându-se în clădirea școlii primare CFR, de lângă stația de cale ferată. În anul de învățământ 1945-1946 a funcționat ca Gimnaziu Teoretic Mixt, dar atunci a fost pusă de către autoritățile locale problema formării unui liceu, cu atât mai mult cu cât dificultățile economice îi împiedicau pe locuitori să-și trimită copiii la liceele din Iași, Suceava, Roman sau Fălticeni. Între anii 1946-1947 au fost făcute numeroase demersuri pentru organizarea învățământului liceal în Pașcani. Drept rezultat, Gimnaziul de Băieți CFR este transformat, în 1946, în Liceul Teoretic de Băieți CFR, directorul gimnaziului, Ion Mitroiu, devenind director al liceului, iar profesorii preluând catedrele de la liceu, localul rămânând același – clădirea Școlii Primare CFR. Un an mai târziu însă, sub efectul schimbărilor politice și a noilor viziuni culturale, acesta devine Școală de mecanici agricoli, care a fost mutată apoi la Hălăucești. În urma demersurilor directorului Mitroiu și a conducerii atelierelor CFR, s-a revenit la învățământul liceal în 1948. După reforma învățământului din 3 august 1948 devine Școala Medie Mixtă „C. Burcă”, cu clasele I-X, modificându-se și statutul școlii, ce va trece de sub tutela CFR-ului sub administrația Ministerului Învățământului.
Începând cu anul şcolar 1956-1957, Școala Medie Mixta „C. Burcă” trece de la 10 la 11 ani de studiu, în anul 1960 absolvind prima promoţie cu 11 clase.
Prima promoţie cu durata de studiu de 12 ani a absolvit în 1969.
În 1977 şcoala devine Liceu Industrial cu clase de liceu, şcoală profesională şi şcoală de maiştri.
La 24 mai 1990 liceul redevine liceu teoretic şi capătă denumirea de Liceul Teoretic „Mihail Sadoveanu”.
In anul 2008 liceul capătă statutul de colegiu național, devenind Colegiul Național „Mihail Sadoveanu”.
Primul director al liceului, între 1946-1947, a fost prof. Ion Mitroiu. Acestuia i-au urmat prof. Nicolae Buruiană (1947-1948), prof. Constantin Ciopraga, prof. Ion Mitroiu (1950-1952), prof. Dumitru Florescu (1952-1954), prof. Nicolae Buruiană (1954-1978), prof. Romeo Ciopraga (1978-1980), prof. Alexandru Ivanovici (1980-1988), prof. Aurica Livadaru (1988-1990), prof. Vasile Tătaru (1990-2003), prof. Vasile Sorohan (2003-2006), prof. Carmen Dimitriu (2006-2016), prof. Genoveva Șerban (2016 – până în prezent). Personalități dominante ale culturii naționale: Ion Irimescu, fost profesor de desen al școlii, sculptor de valoare europeană; acad. Constantin Ciopraga, fost profesor de limba franceză și director al liceului, apoi profesor la Universitatea “Al. I. Cuza”; Nicolae Irimiciuc, fost profesor de fizică, apoi profesor la Institutul Politehnic Iași; Gheorghe Bendescu, fost profesor de fizică, ulterior directorul Laboratorului special al Universității “Al. I. Cuza” Iași, și mulți alții.