Nordstumoen er opprinnelig en gård, og vi kjenner med sikkerhet gårdens historie tilbake til 1624. Nordstu, som det da het, lå fram til Stor-Ofsen i 1789 nede ved Glomma like sør for elva Trya. Historien forteller at det aller meste av hus forsvant med flommen, og det dermed ble bestemt å flytte gårdens hus på ”trygt land”. Gården fikk da navnet Nordstumoen Trønnes. Nordstumoens opprinnelige skog- og fjellareal var på 28 000 dekar.

I 1957 kjøpte staten hus og innmark for det formål å starte en ”framhalds- og  yrkesskole for evneveike piker”. Elevtallet var noe varierende, men det lå stort sett mellom 30 og 40. Skolen ble drevet etter arbeidsskolemodellen og var en internatskole. I 1976 begynte de første guttene som elever ved Nordstumoen. I dag er antallet jenter og gutter tilnærmet likt med et elevtall på 27. 1.august 1992 overtok Hedmark fylkeskommune driftsansvaret for skolen. Skolen har tilrettelagte tilbud på studieretningene helse- og sosialfag, mekaniske fag og naturbruk.

På Koppang ble det i årene fra 1971 og fram til 1978 satt i gang tre forskjellige grunnkurs som filialklasser under andre videregående skoler. Skolen ble etablert som egen videregående skole 1.august 1978. I de første årene foregikk undervisningen i ungdomsskolens lokaler. Høsten 1984 flyttet skolen inn i fylkesskolens gamle bygg fra 1938. Fylkesskolen ble lagt ned i 1947. Andre av kommunenes skoler brukte lokalene fram til 1982. Stor-Elvdal kommune som eier bygningen leier ut denne til Hedmark fylkeskommune. Verkstedet ble bygd i 1974, og det er det eneste bygget Hedmark fylkeskommune eier ved skolen. Fra 1978 og fram til sammenslåingen i 2004 var det tilbud på følgende studieretninger: Allmenne fag, helse- og sosialfag og mekaniske fag.

I 2004 startet Midt-Østerdal videregående skole med undervisning etter SANN-modellen. Denne modellen forutsetter et tett samarbeid med det lokale næringslivet, og det har gjort det mulig for skolen å utvide antallet studieretninger. I dag har skolen totalt 8 studieretninger. Skolestedet Nordstumoen har sine opprinnelige tre studieretninger, og skolestedet Koppang har følgende studieretninger: Studiespesialiserende fag (før "allmennfag"), helse- og sosialfag, elektrofag, medier og kommunikasjon, mekaniske fag og formgivingsfag.