ก่อน พ.ศ. ๒๔๖๖ โรงเรียนไม่มีประวัติที่แน่นอน เพียงแต่ทราบว่าตัวอาคารเรียนตั้งอยู่ในตลาดนาสาร บริเวณหลังธนาคารกรุงเทพฯ พาณิชยการในปัจจุบัน ตั้งอยู่นานเท่าใดไม่มีประวัติที่แน่ชัด แต่ต่อมาต้องเลิกล้มด้วยเหตุผลใดไม่ปรากฏ พระอธิการชม เกสโร เจ้าอาวาสวัดนาสารในสมัยนั้น เห็นความเดือดร้อนของประชาชนจึงได้จัดตั้งโรงเรียนขึ้นใหม่ที่วัดนาสาร เมื่อวันที่ ๑๓ พฤศจิกายน พ.ศ.๒๔๖๙ ใช้ชื่อว่า “โรงเรียนนาสาร” โดยอาศัยศาลาการเปรียญของวัดเป็นสถานที่เรียนและมีพระอธิการชม เกสโร ทำหน้าที่เป็นครูใหญ่ มอบหมายให้พระภิกษุเติม ชัยสวัสดิ์ เป็นครูผู้สอน เปิดสอนครั้งแรกเฉพาะป.๑ และ ป.๒ เท่านั้น
ครั้น พ.ศ. ๒๔๗๐ จึงได้ขยายถึงชั้น ป.๓ ต่อมาพระธิการชม เกสโร ลาออกจากหน้าที่ครูใหญ่ ทางราชการจึงแต่งตั้งนายท่วง โพธิ์เพชร มาดำรงตำแหน่งครูใหญ่ เมื่อวันที่ ๒๐ กุมภาพันธ์ พ.ศ. ๒๔๗๑
ต่อมาเมื่อวันที่ ๑๖ เมษายน พ.ศ. ๒๔๗๙ ทางราชการได้ย้ายนายท่วง โพธิ์เพชร ไปดำรงตำแหน่งครูใหญ่โรงเรียนบ้านนาและแต่งตั้งนายสกล ชูช่วง มาดำรงตำแหน่งแทน ด้วยเหตุที่โรงเรียนมีจำนวนนักเรียนเพิ่มขึ้น ทำให้ศาลาการเปรียญคับแคบและการเดินทางไปมาไม่สะดวก กระทรวงศึกษาธิการจึงได้ไปขอซื้อบ้านสองชั้นของนายเค หว่อง ซึ่งเป็นคนจีนชาวมาเลเซียพร้อมที่ดินอีก ๒๐ ไร่ และปรับปรุงบ้าน พักเป็นอาคารเรียน จัดซื้อครุภัณฑ์เมื่อเสร็จแล้วจึงย้ายโรงเรียนจากวัดนาสาร มาอยู่ในที่แห่งใหม่ เมื่อวันที่ ๑๗ พฤศจิกายน พ.ศ. ๒๔๗๙ จนถึงปัจจุบัน
เมื่อวันที่ ๑๗ กรกฎาคม พ.ศ. ๒๕๐๔ โรงเรียนได้เปิดทำการสอนถึงชั้น ป.๕ ตามแผนการศึกษาแห่งชาติ พ.ศ.๒ ๕๐๓กิจการของโรงเรียนเติบโตขึ้นเรื่อย ๆ มีนักเรียนและอาคารเรียนเพิ่มขึ้นต่อมามีการเปลี่ยนแปลงภาระรับผิดชอบในการจัดการศึกษา กระทรวงศึกษาธิการได้โอนโรงเรียนประชาบาลในเขตเทศบาลให้เทศบาลเป็นผู้ดำเนินการจัดการศึกษาเองตั้งแต่วันที่ ๑ เมษายน พ.ศ. ๒๕๐๖ และโอนโรงเรียนที่อยู่นอกเขตเทศบาลให้องค์การบริหารส่วนจังหวัด เป็นผู้รับ ผิดชอบขึ้นกับกระทรวงมหาดไทย ตั้งแต่วันที่ ๑ ตุลาคม พ.ศ. ๒๕๐๙ แต่โรงเรียนนาสาร กระทรวงศึกษาธิการ ได้สงวนไว้เป็นโรงเรียนปรับปรุงทางวิชาการยังคงสังกัดกรมสามัญศึกษา กระทรวงศึกษาธิการ
ต่อมาได้มีการเปลี่ยนแปลงทางการศึกษาอีกครั้งหนึ่ง กล่าวคือตั้งแต่วันที่ ๑ ตุลาคม พ.ศ. ๒๕๒๓ กระทรวงศึกษาธิการได้ประกาศให้โรงเรียนโอนไปสังกัดสำนักงานคณะกรรมการการประถมศึกษาแห่งชาติ (สปช.) รวมทั้งโรงเรียนนาสารด้วยโรงเรียนนาสารได้รับคัดเลือกจากกรมวิชาการให้เป็นโรงเรียนผู้นำหลักสูตรใหม่ ๒๕๒๓-๒๕๒๔ ใน พ.ศ. ๒๕๓๑ เป็นโรงเรียนร่วมพัฒนาหลักสูตรประถมศึกษา พ.ศ. ๒๕๒๑ (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. ๒๕๓๓) และใน พ.ศ. ๒๕๔๔ โรงเรียนนาสารได้รับคัดเลือกจากกรมวิชาการให้เป็นโรงเรียนนำร่องหลักสูตรการศึกษาขั้นพื้นฐาน พ.ศ. ๒๕๔๔ และโรงเรียนแกนนำการใช้หลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551
