Małachowianka powstała w 1180 r. jako szkoła przy kolegiacie św. Michała. W jej podziemiach zachowały się jeszcze fragmenty murów romańskiej świątyni. Do dziś przetrwała też gotycka wieża przy najstarszym skrzydle budynku, datowana na XV w. Środkowe skrzydło powstało na początku XVII wieku - po przejęciu szkoły przez jezuitów. Budynki pojezuickie przejęła Komisja Edukacji Narodowej. Adaptacją kościoła na szkołę zajął się w latach 1776-77 Stanisław Zawadzki. Po wojnie, w 1964 roku, powstało najnowsze do tej pory skrzydło budynku, przebudowane w latach 90.

LO im. Stanisława Małachowskiego było jakiś czas szkołą wyższą. Działo się to w czasie, gdy prowadzili ją jezuici (1626-1773) i zbudowali środkowe skrzydło. W kolegium jezuickim w Płocku uczył jakiś czas św. Andrzej Bobola.


W czasach Księstwa Warszawskiego płocka Małachowianka otrzymała status szkoły departamentowej. Zatroszczył się o nią i znalazł pieniądze na jej remont oraz rozpoczęcie zajęć w 1807 roku Józef Wybicki - twórca "Mazurka Dąbrowskiego".