Unos años después de la llegada de los marianistas a Madrid y tras un proceso de asentamiento, en 1907 se daría el primer paso en la creación de lo que conocemos hoy como el Colegio Nuestra Señora del Pilar.
Fue un 2 de octubre, en un local de alquiler en la calle Goya, 13 (actualmente numerada con el 19) para los niños de 1ª y 2ª enseñanza. Cabe destacar entre el profesorado a varios marianistas que más tarde fueron muy significativos en el colegio, como don Luis Heintz, don Fidel Fuidio y don Pedro Ruiz de Azúa.
El rápido crecimiento del número de alumnos hizo que en 1910 se alquilara la cochera de la casa, la cual se dedicó a los recreos y a salas de distintos usos. Ese mismo año se alquiló un piso en la calle Claudio Coello, 42 (actualmente número 38) para los cursos de 2º, 3º y 4.º, y para las habitaciones de los profesores. También se alquilaron pisos interiores de Claudio Coello, 39 donde se colocaron los servicios y el gimnasio.
Un año después se alquiló el piso principal de la Goya, 13 ubicando juntos la 1ª y 2ª enseñanzas. En ese curso 1911-1912 el colegio ya constaba con 230 alumnos.
La expansión continuaba, y en julio de 1912 se alquila la casa entera de Claudio Coello, 41. Un año después, en 1913 y el 27 de julio se alquila también varias plantas del edificio de Goya, 16 (actual número 14), donde también se trasladó la Administración Provincial.
La dispersión de las aulas, el aumento del alumnado y el continuo movimiento no permitían un desarrollo tranquilo de la obra colegial por lo que los marianistas empiezan a explorar nuevos terrenos e inmuebles.
Así, en 1920, se recibe la propuesta de adquirir un edificio en la Castelló, 50 (actual colegio y número 56).
Se trataba de un internado de institutrices que pertenecía a la Duquesa de Sevillano. El 8 de diciembre de 1920 se pidió el permiso para su adquisición.
En la revista Recuerdos (antecesora de Soy Pilarista) se podía leer: «Las clases se reanudarán el lunes 3 de octubre en la calle Castelló, 54, a las 9 de la mañana.» En ese momento ya se contaba con 1.000 alumnos, por lo que hubo que acometer muchas reformas y acondicionamientos.
Durante la guerra civil el colegio es ocupado por el Hospital de la Princesa y se convierte en Hospital de sangre. En octubre de 1939 se reabre como colegio con 1500 alumnos.
Debido al aumento de alumnos en 1956 se empieza a construir el pabellón del patio norte (Don Ramón de la Cruz) cuyas obras durarán hasta 1965. Posteriormente, en 1997 el edificio sería declarado de Interés Cultural.
El colegio ya tiene una gran vida escolar y extraescolar por ello en 1967 se crea el Club Pilaristas, donde destacan los equipos de hockey en patines, hockey sobre hierba y balonmano.
Los cambios sociales van llegando y en 1975 el colegio empieza a ser mixto en las etapas superiores y poco a poco esta realidad se fue expandiendo al resto de cursos. Dentro de estos cambios, en el año 1995 se inaugura el polideportivo subterráneo del colegio, donde la piscina es una pieza esencial.
En esta expansión el colegio vuelve a crecer y en 2003 se abre la etapa de Educación Infantil.
El tiempo avanza y así llegamos a celebrar el centenario en 2007, durante el cual el colegio recibe la distinción de la Corbata de la Orden Civil de Alfonso X el Sabio, por el Ministerio de educación y Ciencia, y momento en el que se inaugura la instalación polideportiva y la piscina subterráneas bajo el patio sur.
Poco después llegan el Bilingüismo y los nuevos avances tecnológicos y digitales, y en 2019 la última gran reforma interior con el desarrollo de las nuevas aulas de Bachillerato en la planta ático del edificio central, antigua residencia de los marianistas.
Actualmente el colegio cuenta con 2.000 alumnos repartidos en cinco líneas desde Infantil a Bachillerato.