โรงเรียนอนุบาลหล่มเก่า เดิมชื่อโรงเรียนบ้านหล่มเก่า ( หล่มเก่าวิทยาคาร ) ตั้งขึ้นเมื่อ  พ.ศ.  2452  สมัยพระนฤพัฒน์ผจง ( ถม )  เป็นนายอำเภอหล่มเก่า  เพื่อเป็นสถานศึกษาประจำอำเภอ  เปิดสอนตั้งแต่ชั้นประถมศึกษาปีที่  1 - 4 โดยราษฎรได้ช่วยกันสละแรงงาน  จัดหาไม้มาสร้างอาคารเรียนชั่วคราว
             ต่อมาเมื่อปี  พ.ศ. 2457  พระพิทักษ์สุนทรกิจ ( บัง พิมพสุต ) นายอำเภอหล่มเก่าได้วางแผนย้ายที่ว่าการอำเภอ หล่มเก่า  จากโรงเรียนวัดทุ่งธงไชย  มาสร้างที่ว่าการอำเภอหลังใหม่ที่ตลาดสุขาภิบาลอำเภอหล่มเก่าและวางแผนสร้างโรงเรียนบ้านหล่มเก่า  ซึ่งตั้งอยู่ในที่ปัจจุบัน  โดยเกณฑ์แรงงานราษฎรในเขตตำบลหล่มเก่า  มาสร้างอาคารเรียน  โดยได้ชักลากไม้จากป่าโป่งตูม  ป่าโนนมหาและป่าโคกกุง มาแปรรูปด้วยเงินงบประมาณช่วยเหลือการประถมศึกษา  สร้างทดแทนอาคารชั่วคราวหลังเดิม โดยสร้างแบบใต้ถุนสูง แต่อาคารดังกล่าวถูกพายุพัดพังไปในปี  พ.ศ.  2494   ซึ่งมีนายขอด  บุศย์นำเพชร  เป็นครูใหญ่คนแรก
             พ.ศ. 2490  ร.ต.ท. ปิ่น  สหัสโชติ นายอำเภอหล่มเก่า  ได้ย้ายที่ว่าการอำเภอ และส่วนราชการจากตลาดสุขาภิบาล  มาสร้างอยู่ทางด้านทิศตะวันออกของโรงเรียนบ้านหล่มเก่า จนกลายเป็นศูนย์ราชการ อยู่จนกระทั่งทุกวันนี้
              พ.ศ. 2495  สมัยนายชุณห์  เพ็ญภาคกุล  เป็นครูใหญ่  โรงเรียนได้รับงบประมาณจากสำนักงานสลากกินแบ่งรัฐบาล เป็นเงินจำนวน  150,000.00  บาท เพื่อก่อสร้างอาคารเรียน แบบกรมสามัญศึกษา  จำนวน  6  ห้องเรียน  อาคารชั้นเดียว  พื้นคอนกรีตสูง  1  เมตร  ฝาไม้  หลังคามุงกระเบื้องซีเมนต์
             พ.ศ.  2503  สมัยนายปั่น แสงเพชร เป็นครูใหญ่ได้ขยายชั้นเรียนถึงชั้นประถมศึกษาปีที่ 5
             พ.ศ. 2508  ได้รับงบประมาณจากกรมสามัญศึกษา  กระทรวงศึกษาธิการ  จำนวนเงิน  300,000  บาท ก่อสร้างอาคารเรียนแบบ  015   ( อาคารเรียนหลังที่ 1 )   ขนาด  2  ชั้น เป็น แบบครึ่งตึกครึ่งไม้  จำนวน  12  ห้องเรียน  เพื่อรองรับการขยายของชั้นประถมศึกษาปีที่   5, 6 และ 7
             พ.ศ. 2512  ได้รับงบประมาณจากกรมการปกครอง  กระทรวงมหาดไทย  จำนวนเงิน  450,000 บาทก่อสร้างอาคารเรียนแบบ 015  ( อาคารเรียนหลังที่ 1 )  ขนาด  2  ชั้น แบบครึ่งตึกครึ่งไม้จำนวน  12 ห้องเรียน
                พ.ศ. 2516  สมัยนายปั่น  แสงเพชร  เป็นครูใหญ่ และนาย  ธีรพงษ์  กลางนภา   ครูใหญ่  โรงเรียนหล่มเก่า  ซึ่งเป็นโรงเรียนสังกัดกรมสามัญ  เปิดสอนตั้งแต่ชั้นมัธยมศึกษาปีที่  1 - 3 ได้ย้ายสถานที่ไปสร้างใหม่บริเวณที่ดินสาธารณะป่าโคกกุง เพื่อขยายชั้นเรียนถึงชั้นมัธยมศึกษาปีที่ ๖  โดยได้มอบที่ดิน อาคารเรียนแบบกรมสามัญศึกษา ขนาด 10 ห้องเรียน อาคารครึ่งตึกครึ่งไม้ ซึ่งสร้างเมื่อ  พ.ศ.  2493   ( อาคารหลังที่ 3  ) และอาคารเอนกประสงค์ แบบกรมสามัญศึกษา  จำนวน 2  หลัง ให้แก่โรงเรียน                 บ้านหล่มเก่า ( หล่มเก่าวิทยาคาร )
             พ.ศ.2526 สมัยนายสนุก  กิตติประพันธ์  เป็นครูใหญ่  ได้รับงบประมาณจากสำนักงานคณะกรรมการการประถมศึกษาแห่งชาติ  จำนวนเงิน 859,500  บาท   ก่อสร้างอาคารเรียนแบบ  ป. ๐๑๗ ก.  อาคารคอนกรีต  1  ชั้น  4  ห้องเรียน  โดยอนุญาตให้สำนักงานการประถมศึกษาอำเภอหล่มเก่า  ใช้เป็นสำนักงาน และต่อเติมด้านล่าง  เมื่อ  พ.ศ. 2533
             พ.ศ. 2535  ได้รับการจัดสรรงบประมาณจากสำนักงานคณะกรรมการการประถมศึกษาแห่งชาติจำนวนเงิน  1,750,000  บาท  ก่อสร้างอาคารเอนกประสงค์  แบบ  สปช. 206/26  เพื่อใช้เป็นหอประชุม ของโรงเรียน สำหรับประชุมคณะครูอาจารย์ในเขตอำเภอหล่มเก่า   ให้บริการแก่ส่วนราชการในพื้นที่และบริการชุมชนในเขตอำเภอหล่มเก่า
             พ.ศ. 2542  โรงเรียนบ้านหล่มเก่า ( หล่มเก่าวิทยาคาร ) ได้รับอนุญาติจากสำนักงานคณะกรรมการการประถมศึกษาแห่งชาติ  ให้เปิดชั้นอนุบาลปีที่ 1 - 2  เพื่อจัดการศึกษาระดับ ก่อนประถมศึกษา เป็นตัวอย่างแก่โรงเรียนภายในอำเภอหล่มเก่า  จึงเปลี่ยนชื่อโรงเรียนใหม่ว่า  “ โรงเรียนอนุบาลหล่มเก่า ”
              เมื่อวันที่  7  กรกฎาคม  พ.ศ.  2546  กระทรวงศึกษาธิการได้ปรับเปลี่ยนโครงสร้างกระทรวงใหม่ในส่วนโรงเรียนประถมศึกษา   สังกัดสำนักงานคณะกรรมการการประถมศึกษาแห่งชาติ ได้รวมเข้ากับโรงเรียนในสังกัดกรมสามัญศึกษา โรงเรียนในสังกัดเอกชนเรียกว่าสำนักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐาน  โดยมีหน่วยงานในส่วนภูมิภาคเรียกว่า  สำนักงานเขตพื้นที่การศึกษาเพชรบูรณ์ เขต 2  ประกอบด้วย โรงเรียนในเขตอำเภอหล่มสัก  อำเภอหล่มเก่า  อำเภอน้ำหนาว และอำเภอเขาค้อ
             โรงเรียนอนุบาลหล่มเก่า  จึงได้รับมอบอาคารเรียน ป. 017  ก.  คืนจากสำนักงานเขตพื้นที่การศึกษาเพชรบูรณ์  เขต  2   ซึ่งสำนักงานการประถมศึกษาอำเภอหล่มเก่าถูกยุบไปรวมกับสำนักงานเขตพื้นที่การศึกษาเพชรบูรณ์  เขต   2
            วันที่  1 ตุลาคม  พ.ศ.2546  สำนักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐานได้มีคำสั่งย้าย นายสุเทพ  จันทร์หว่าง ข้าราชกาครู ตำแหน่งผู้อำนวยการโรงเรียน ระดับ  9 มาดำรงตำแหน่งผู้อำนวยการโรงเรียนอนุบาลหล่มเก่า  แทนนายสนุก  กิตติประพันธ์  ที่ครบเกษียณอายุราชการโดยมีนายแช่ม  พรหมราช  และ  นายสุชิน  หมู่เจริญทรัพย์  เป็นผู้ช่วยผู้อำนวยการโรงเรียน           
           วันที่  31  มีนาคม  2547 โรงเรียนอนุบาลหล่มเก่า ได้จัดทอดผ้าป่าสามัคคี  เพื่อหาเงินมาก่อสร้าง           ส้วมหลังใหม่ซึ่งออกแบบโดยเทศบาลตำบลหล่มเก่า โดยรื้อส้วมหลังเก่าทั้งหมด   ได้สร้างส้วมทั้งหมด 17  ที่นั่ง  ห้องอาบน้ำ  2  ห้อง และที่ปัสสาวะชาย  21  ที่ ใช้เงินไป  จำนวน  423,835  บาท
             วันที่  14  เดือน   มิถุนายน   พ.ศ. 2548  สำนักงานเขตพื้นที่การศึกษาเพชรบูรณ์  เขต  2  ได้มีคำสั่งแต่งตั้ง นายสมพงษ์  พวงคำ ดำรงตำแหน่ง ผู้อำนวยการโรงเรียนอนุบาลหล่มเก่า แทนนายสุเทพ  จันทร์หว่าง   ซึ่งได้เสียชีวิต 
             ใน ปี พ.ศ.2551  โรงเรียนอนุบาลหล่มเก่า  ได้รับจัดสรรงบประมาณจากสำนักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐาน จำนวน 18,100,000.00 บาท ก่อสร้างอาคารเรียน แบบ 216 ปรับปรุง 46 เพื่อให้โรงเรียนใช้ในการจัดการศึกษา
             ใน ปี พ.ศ.2560  โรงเรียนอนุบาลหล่มเก่า  ได้รับจัดสรรงบประมาณจากสำนักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐาน จำนวน 5,974,000.00 บาท ก่อสร้างอาคารเรียน แบบ สปช.2/28  15 ห้องเรียน เพื่อให้โรงเรียนใช้ในการจัดการศึกษา
              วันที่ 15 พฤษภาคม 2562  สำนักงานการศึกษาธิการจังหวัดเพชรบูรณ์  ได้มีคำสั่งแต่งตั้ง  นายณัฐ  เลื่อนยศ  ดำรงตำแหน่ง ผู้อำนวยการโรงเรียนอนุบาลหล่มเก่า แทน นายสมพงษ์  พวงคำ  ที่พ้นจากราชการเนื่องจากมีอายุครบ 60 ปี บริบูรณ์