A la Libération le directeur de l'enseignement secondaire, Gustave Monod (1885-1968), décide d'implanter dans toute la région parisienne des annexes de grands lycées parisiens. Un essai, en vue de l'application de cette réforme, est tenté d'un commun accord entre les deux directions de l'enseignement du second degré et de l'enseignement technique pour établir à Enghien une annexe du lycée parisien Claude Bernard.
Enghein-les-Bains, Château Léon.
Il ouvre en 1946 tout d'abord dans un manoir du bord du lac dit "château d'Enghien" situé dans un parc de 30.000m². Il est doté de sept classes et d'un laboratoire qui occupent le rez-de-chaussée et le 1er étage. Avec le nombre croissant d'élèves et le confort sommaire des bâtiments de bois, l'établissement fait l'acquisition d'un deuxième château, le château Léon sur la parcelle voisine. Celui-ci accueille aujourd'hui les bureaux de l'intendance. Au bord du lac d'Enghien, ces deux bâtisses étaient élevées dans un magnifique parc ombragé.
Gustave Monod vient plus tard visiter cette annexe et décide de faire construire les bâtiments modernes que nous connaissons aujourd'hui. Cet ambitieux projet est conçu par l'architecte Georges Martin entre 1953 et 1958. Les deux édifices initiaux sont conservés et réservés à l'administration. En dépit des complications occasionnées par la nature du terrain qu'il a fallu assécher, avec le remblai du bras du lac qui pénétrait dans le parc, les travaux sont menés rapidement.
L'emprise sur la commune d'Enghien est de 26 000 m². Elle est de 10 200 m² sur la commune de Saint Gratien.
A la fin des travaux, le lycée, sur la partie d'Enghien, comporte trois bâtiments disposés autour des terrains de basket et de volley-ball. Le premier pavillon construit, donnant sur l'avenue de Ceinture est prévu pour accueillir 850 élèves avec, au second étage, les classes et laboratoires de physique avec un cabinet de collection utiles aux enseignements scientifiques (fossiles, animaux taxidermisés, squelettes...). Le second bâtiment est destiné aux cuisines et réfectoires. Il occupe une situation privilégiée, en bordure du lac qui lui vaudra le nom de "restaurant des bords de l'eau". Il comprend six salles à manger de 50 couverts, trois pour les filles et trois pour les garçons ainsi qu'une salle pour les maîtres. Le troisième bâtiment qui ouvre en 1955, le plus proche du château Léon est destiné aux jeunes filles. Outre les salles d'enseignement général, il comporte également des classes de dessin, de musique ainsi que l'infirmerie. En 1955-1956 est construit un gymnase.
Le reste de l'établissement se déploie de l'autre côté de l'avenue de Ceinture, sur la commune de Saint-Gratien avec des bâtiments ateliers réservés à l'éducation technique et un grand bâtiment de salles de classes. Cette partie est dénommée « Centre d'apprentissage de Saint Gratien ». La réception des travaux a lieu entre 1957 et 1958.
Lycée Polyvalent Gustave-Monod, vue aérienne.
Par décret du 5 juin 1954, l'établissement est passé du statut d'annexe mixte du lycée Claude Bernard à celui de lycée mixte autonome. L'ensemble devient un lycée pilote qui accueille 1050 élèves. On y applique les méthodes des « classes nouvelles » et l'on mêle étroitement les enseignements classiques et modernes et les enseignements techniques. A l'origine, c'est l'un des trois premiers établissements mixtes de France.
En 1974, le lycée reçoit l'appellation de Lycée Expérimental ou Lycée Pilote. Depuis 1979, il a pris le nom de Gustave-Monod en hommage à son fondateur. Il n'est plus expérimental au sens institutionnel et formel du terme. Etablissement d'enseignement secondaire, le lycée général et technologique Gustave Monod propose également des classes préparatoires aux grandes écoles en filière scientifique et littéraire. Il est complété par un Lycée professionnel labellisé Lycée des Métiers de l’ingénierie industrielle qui prépare les élèves à divers BAC professionnels.
En septembre 2015, le lycée général et technologique Gustave Monod et le Lycée professionnel deviennent un seul et même établissement, le Lycée Polyvalent Gustave Monod.