Obiekt powstał w 1903 r. na zlecenie Stefanii Tołwińskiej, właścicielki i dyrektorki Zakładu Naukowego. Uczennice przeniosły się do świeżo wzniesionej kamienicy, prosto z ulicy Chmielnej, gdzie do tej pory – w dość ciasnych salach – placówka oświatowa działała od 1882 r. Była to najdroższa pensja dla dziewcząt w mieście, czesne wynosiło 120 rubli rocznie. W nowym, pięknym budynku utrzymanym w stylu neobarokowym powstały dobrze wyposażone sale dydaktyczne, przestronna hala gimnastyczna i specjalistyczny gabinet chemiczny. Na ostatnim piętrze utworzono pokoje dla wychowanek spoza Warszawy.
Architektem kamienicy przeznaczonej na szkołę i pensjonat był Mikołaj Tołwiński, bliski krewny pani Stefanii. Była to jego pierwsza realizacja na ziemiach polskich po powrocie z Odessy, gdzie projektował budynki użyteczności publicznej m.in. wydział uniwersytetu czy budynek sądu miejskiego. W nowoczesnym gmachu przy ul. św Barbary artysta wykształcony na Akademii Sztuk Pięknych w Petersburgu zastosował współczesne innowacje, m.in. rozsuwane ściany w klasach, stwarzające możliwość dzielenia pomieszczeń na mniejsze lub większe w zależności od potrzeby. Szkoła miała system centralnego ogrzewania oraz dodatkowe ogrzewanie gazowe. Z kolei w Konstancinie-Jeziornie powstała modernistyczna willa Este (1905), którą architekt stworzył dla siebie.
Nowy rozdział życia warszawskiej kamienicy otwiera rok 1920, kiedy prywatną pensję dla panien przekształcono w Państwowe Żeńskie Gimnazjum im. Marii Konopnickiej. Pierwszą dyrektorką została wówczas Jadwiga Barszczewska-Michałowska. W jej wspomnieniach z tego okresu czytamy: „Wygląd zewnętrzny klas uległ zmianie, uczennice ozdabiały swe klasy według własnych upodobań. Dla zniwelowania różnic majątkowych pomiędzy uczennicami wprowadziliśmy obowiązkowe fartuszki na co dzień oraz zorganizowaliśmy wspólne odżywianie. Uczennicom nie wolno było przynosić do szkoły własnych śniadań, nawet słodyczy czy owoców. Wszystkie otrzymywały w szkole jednakowe śniadania".
W 1939 r. budynek przy św. Barbary 4 został lekko zniszczony. Od tego czasu nie miał części okien. Budynek wyglądał na opuszczony. Ale był to tylko pozór, który mógł zmylić niemieckiego okupanta. W rzeczywistości w salach i podziemiach szkoły odbywało się tajne nauczanie. Celem było przygotowanie uczennic do matury. Rok w rok – mimo oficjalnego zakazu – szkoła im. Konopnickiej przeprowadzała egzaminy dojrzałości.
Bez prawa powrotu
W latach 1939–1944 do matury przystąpiło pięć kolejnych roczników. 5 sierpnia 1945 r. w ruinach Śródmieścia zorganizowano podniosłą uroczystość wręczenia wszystkich matur z okresu tajnego nauczania. Zabrakło wielu dziewczyn. Poległy w powstaniu warszawskim, wśród nich wieloletnia dyrektorka szkoły Helena Bartosiewicz.