Mokykla įsteigta 1917 metais. Palomenės pradžios mokykloje mokytojavo poetas Faustas Kirša. Vakarais organizuodavo kursus suaugusiems. 1938 m. sausio 1 d. Palomenės pradžios mokykloje mokėsi 82 mokiniai. 1945 m. mokyklos direktorius J.Cibulskas. Mokykloje dirbo mokytojas Bronius Stanislauskas iš Pyplių kaimo. Mokykla buvo įsikūrusi pastate, kuris stovėjo netoli bažnyčios. Viename namo gale buvo paštas, o kitame – 4 klasių pradžios mokykla. Kita mokyklos dalis buvo įsikūrusi dabartinės privačios parduotuvės patalpose. II Pasaulinio karo metu mokykla sudegė. 1952-1961 m.m. Palomenės septynmetėje mokykloje mokėsi 160 mokinių. 1961-1986 metais mokykla jau aštuonmetė, o 1986-1998 metais – devynmetė ir nuo 1999 metų- dešimtmetė. 2005 m. pastatytas mokyklos priestatas su sporto sale. 2006 m. rugsėjo 1 d. uždarytas Neprėkštos pradinio ugdymo skyrius ir tais pačiais metais pradėta senojo pastato renovacija. 2007 m. rugsėjo 1 d. uždarytas Tauckūnų pradinio ugdymo skyrius. 2008 m. baigta mokyklos renovacija- atnaujinti dirbtuvių ir technologijų kabinetai, įrengta aktų salė. Mokyklai vadovavo direktoriai: Juozas Cibulskas, Kazys Balaševičius, Jonas Kralikauskas, Genutė Baguševičienė, Povilas Nistelis, Violeta Gailevičiūtė, Virmantas Steponavičius, Ričardas Janulis, Regina Briginienė. Šiuo metu mokyklai vadovauja direktorė Rasa Zinevičienė.
