โรงเรียนเตรียมอุดมศึกษา ภาคตะวันออกเฉียงเหนือ เดิมชื่อ “โรงเรียนสว่าง” เป็นโรงเรียนสังกัดกรมวิสามัญศึกษาเริ่มก่อตั้งขึ้นเมื่อ พ.ศ.2500 โดยความเอื้อเฟื้อของหลวงปริวรรตวรวิจิตร สมาชิกสภาผู้แทนราษฎรจังหวัดสกลนครสมัยนั้น เปิดทำการสอนครั้งแรกเมื่อวันที่ 6 มิถุนายน 2500 โดยฝากเรียนที่โรงเรียนสว่างแดนดินซึ่งเป็นโรงเรียนมัธยมศึกษาตอนต้นของกรมสามัญ ผู้ดำรงตำแหน่งครูใหญ่คนแรก คือ นายประมวล อุปพงษ์ เปิดทำการสอนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 จำนวน 1 ห้องเรียน มีนักเรียน 45 คน เมื่อทำการก่อสร้างอาคารเรียนเสร็จ ได้ย้ายมาเรียนเมื่อวันที่ 31 มกราคม 2501 เป็นต้นมา
วันที่ 1 สิงหาคม พ.ศ. 2506 กรมวิสามัญศึกษา ได้แต่งตั้ง นายนิรัตน์ วิภาวิน ครูโท โรงเรียนสกลราชวิทยานุกูลมาดำรงตำแหน่งครูใหญ่ แทนนายประมวล อุปพงษ์ และในปีนี้เอง โรงเรียนได้ขอเปลี่ยนชื่อเป็น “โรงเรียนสว่างศึกษา”
ปีการศึกษา 2517 กระทรวงศึกษาธิการได้ประกาศยุบรวมกรมสามัญศึกษาและกรมวิสามัญศึกษาเข้าเป็นกรมเดียวกัน โดยใช้ชื่อกรมสามัญศึกษาและให้จัดการศึกษาในระดับมัธยมศึกษาตอนต้นและมัธยมศึกษาตอนปลาย โรงเรียนสว่างแดนดิน ซึ่งเดิมสังกัดกรมสามัญศึกษาจึงถูกยุบรวมโดยให้อาคารสถานที่และบุคลากรยุบรวมเป็นโรงเรียนเดียวกับโรงเรียนสว่างศึกษา บริหารงานเป็น 1 โรงเรียนภายใต้ชื่อ “โรงเรียนสว่างศึกษา” โดยจัดการเรียนการสอนแยกเป็นฝั่ง ม.ต้น (โรงเรียนสว่างแดนดินเดิม) และฝั่งม.ปลาย (โรงเรียนสว่างศึกษาเดิม) ทั้งสองฝั่งมีระยะทางห่างกันประมาณ 500 เมตร
พ.ศ. 2537 นายบรรจง พงษ์ศาสตร์ อธิบดีกรมสามัญศึกษา พิจารณาเห็นว่า โรงเรียนสว่างศึกษา ซึ่งจัดการเรียนการสอนตั้งแต่ระดับชั้น ม.1–ม.6 เป็นโรงเรียนขนาดใหญ่พิเศษ มีจำนวนบุคลากรมาก อีกทั้งสถานที่ที่เป็นศูนย์การเรียนการสอนยังแยกกันอยู่คนละส่วน ทำให้เกิดปัญหาในการบริหารงาน การดูแลและนิเทศติดตามไม่ทั่วถึง จึงได้ประกาศแยกโรงเรียนสว่างศึกษา ออกเป็น 2 โรงเรียน ตามประกาศของกระทรวงศึกษาธิการ ลงวันที่ 14 พฤศจิกายน พ.ศ. 2537 โดย นายสัมพันธ์ ทองสมัคร รัฐมนตรีว่าการกระทรวงศึกษาธิการ โดยให้ใช้สถานที่ของโรงเรียนสว่างศึกษาฝ่าย ม.ต้น เป็นที่ตั้งของ โรงเรียนสว่างแดนดิน ดำเนินการสอนในระดับมัธยมศึกษาตอนต้น ส่วนสถานที่ของโรงเรียนสว่างศึกษาฝ่าย ม.ปลาย ให้เป็นที่ตั้งของ โรงเรียนสว่างศึกษา ดำเนินการสอนระดับชั้นมัธยมศึกษาตอนปลาย
วันที่ 5 ธันวาคม 2541 นายวันชัย วิเศษโพธิศรี ผู้อำนวยการโรงเรียนได้นำหลักการปรับเปลี่ยนโรงเรียนสว่างศึกษาเป็นโรงเรียนเตรียมอุดมศึกษา ภาคตะวันออกเฉียงเหนือ ซึ่งมีการจัดการศึกษาเช่นเดียวกับโรงเรียนเตรียมอุดมศึกษา
วันที่ 12 ธันวาคม 2541 นายกว้าง รอบคอบ อธิบดีกรมสามัญศึกษาและคณะผู้บริหารกรมสามัญศึกษา ได้มาตรวจเยี่ยมโรงเรียนเพื่อดูความพร้อมที่จะตั้งเป็นโรงเรียนเตรียมอุดมศึกษา ภาคตะวันออกเฉียงเหนือ ซึ่งจุดประสงค์ในการจัดตั้งเพื่อสกัดกั้นนักเรียนไม่ให้เข้าไปเรียนที่กรุงเทพมหานคร
วันที่ 1 มิถุนายน 2542 ด้วยกรมสามัญศึกษาอาศัยอำนาจตามความในมาตรา 25 แห่งพระราชบัญญัติปรับปรุงกระทรวง ทบวง กรม พ.ศ.2534 กระทรวงศึกษาธิการจึงให้เปลี่ยนชื่อ โรงเรียนสว่างศึกษาเป็น “โรงเรียนเตรียมอุดมศึกษา ภาคตะวันออกเฉียงเหนือ” ลงนามโดย นายปัญจะ เกสรทอง รัฐมนตรีว่าการกระทรวงศึกษาธิการ