โรงเรียนบ้านหัวดอย ตั้งขึ้นเมื่อ พ.ศ. 2501 โดยนายอ้าย จักรสุวรรณ กำนันตำบลสันทราย ร่วมกับราษฎรในหมู่บ้าน จัดสร้างอาคารเรียนในพื้นที่ จำนวน 9 ไร่เศษ มีนักเรียนจำนวน 50 คน และมีนายผ่อง ขัติกัณทา เป็นครูใหญ่คนแรก

• พ.ศ.2504  จัดสร้างอาคารเรียน แบบ ป.1จำนวน 3 ห้องเรียน ด้วยเงินอุดหนุน จำนวน 15,000 บาท เงินบำรุงท้องที่ จำนวน 7,000 บาท และเงินราษฎรสมทบ จำนวน 8,000 บาท   
• พ.ศ. 2519  นายคำนึง บุญทนุวัง  มาดำรงตำแหน่งครูใหญ่ ได้ขยายพื้นที่ออกไปอีก 5 ไร่เศษ 
• พ.ศ. 2520  ได้ขยายการศึกษาภาคบังคับสูงสุดจากชั้น ป.4 เป็นชั้น ป.6 และสร้างอาคารถาวรแบบ ชร.017 จำนวน 1 หลัง โดยเงินงบประมาณ จำนวน 220,000 บาท
• พ.ศ. 2521  สร้างอาคารถาวรแบบ ชร.017 ขนาด 4 ห้องเรียน โดยเงินงบประมาณ จำนวน 400,000 บาท  
• พ.ศ. 2522  สร้างอาคารถาวรแบบ ชร.01 ขนาด 4 ห้องเรียน โดยเงินงบประมาณ จำนวน 300,000 บาท  และรื้ออาคารถาวร แบบ ป.1 อาคารไม้ โดยความร่วมมือจากราษฎรในหมู่บ้าน นำไม้ไปสร้างโรงอาหาร โดยใช้เงินการกุศลของโรงเรียน
• พ.ศ. 2523  ต่อเติมอาคารถาวรแบบ ชร.017 ชั้นล่าง โดยเงินงบประมาณ จำนวน 80,000 บาท และขุดบ่อน้ำ 1 บ่อ โดยใช้เงินการกุศลของโรงเรียน
• พ.ศ. 2524  สร้างอาคารอเนกประสงค์ จำนวน 1 หลัง ขนาดกว้าง 12 เมตร ยาว 24 เมตร โดยงบประมาณจากเงินบริจาค จำนวน 135,000 บาท
• พ.ศ. 2525  สร้างอาคารอเนกประสงค์ จำนวน 1 หลัง ขนาดกว้าง 11 เมตร ยาว 18 เมตร โดยงบประมาณจากเงินบริจาค จำนวน 256,000 บาท และสร้างบ่อเลี้ยงปลา 1 บ่อ โดยเงินงบประมาณ จำนวน 10,000 บาท
• พ.ศ. 2527  สร้างอาคารแบบ สปช.105/26 จำนวน 1 หลัง ขนาด 8 ห้องเรียน โดยเงินงบประมาณ จำนวน 766,800 บาท และสร้างถังน้ำซีเมนต์ แบบ ฝ.30 (พิเศษ) จำนวน 1 ชุด โดยเงินงบประมาณ จำนวน 30,000 บาท
• พ.ศ. 2528  ได้รับบริจาคพระพุทธรูปจากวัดศรีสุพรรณ และวัดป่าหัวดอย จำนวน 2 องค์ มาเป็นที่สักการบูชาในสถานศึกษา
• พ.ศ. 2529  สร้างส้วม แบบ สปช.601/26 ขนาด 4 ที่นั่ง จำนวน 1 หลัง โดยเงินงบประมาณ จำนวน 39,600 บาท
• พ.ศ. 2532  สร้างส้วม แบบ สปช.601/26 ขนาด 4 ที่นั่ง จำนวน 1 หลัง โดยเงินงบประมาณ จำนวน 49,750 บาท
• พ.ศ. 2533  เปิดสอนชั้นอนุบาล 1 อนุบาล 2
• พ.ศ. 2535  สร้างถังน้ำซีเมนต์ แบบ ฝ.30 จำนวน 1 ชุด โดยเงินงบประมาณ จำนวน  119,800 บาท
• พ.ศ. 2537  เปิดสอนตามโครงการขยายโอกาสทางการศึกษา
• พ.ศ. 2538  สร้างสนามบาสเก็ตบอล ขนาดกว้าง 18 เมตร ยาว 28 เมตร โดยเงินงบประมาณ จำนวน จำนวน 128,000 บาท
• พ.ศ. 2541  นายเสรี สุภาวรรณ  มาดำรงตำแหน่งอาจารย์ใหญ่   
•  พ.ศ. 2543  สร้างอาคารอเนกประสงค์ จำนวน 1 หลัง ขนาดกว้าง 9 เมตร ยาว 9 เมตร  โดยงบประมาณจากการบริจาคของ นางอบ แสงสนิท จำนวน 141,791 บาท
• พ.ศ. 2545  นายผจญ กุณา  มาดำรงตำแหน่งผู้อำนวยการโรงเรียน  
• พ.ศ. 2549  สร้างถนนคอนกรีตเสริมเหล็ก ถนนทางเข้า-ออก รวม 241 เมตร โดยเงินงบประมาณจากองค์การบริหารส่วนตำบลท่าสาย จำนวน 319,000 บาท
• พ.ศ. 2553  สร้างถนนคอนกรีตในโรงเรียน ยาว 100 เมตร โดยการสนับสนุนงบประมาณจาก พระอาจารย์พบโชค ติสฺสวํโส จำนวนเงิน 30,000 บาท คณะครู ผู้ปกครอง และคณะกรรมการสถานศึกษา ตลอดจนองค์กรต่างๆ ร่วมบริจาค จำนวนเงิน 55,000 บาท
• พ.ศ. 2554  ได้รับบริจาคศาลาอเนกประสงค์ “อุ่นเงิน” จาก นายปุ๋ย นายสฤษดิ์  น.ส.สมจิต สมบัติ  นางก๋องคำ อุตมะธานี, นางปิยะพร คำมา เพื่ออุทิศส่วนบุญกุศลไปให้ พ่ออุ่น-แม่เงิน สมบัติ มูลค่ารวม 170,000 บาท
• พ.ศ. 2557  สร้างอาคารเรียนแบบ สปช.105/29 (ปรับปรุง 2 ชั้น 4 ห้องเรียน) ใต้ถุนโล่ง จำนวน 1 หลัง โดยเงินงบประมาณ จำนวน 3,160,000 บาท
• พ.ศ. 2558  สร้างอาคารห้องสมุดเฉลิมพระเกียรติเนื่องในวโรกาส สมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาสยามบรมราชกุมารี พระชนมายุครบ 5 รอบ (60 พรรษา) ขนาดกว้าง 6 เมตร ยาว 12 เมตร โดยเงินงบประมาณจากกรมโยธาธิการและผังเมือง จำนวน 830,000 บาท
  • สร้างลานกีฬาอเนกประสงค์ แบบกรมพลศึกษา ขนาดกว้าง 13 เมตร ยาว 22 เมตร โดยเงินงบประมาณ จำนวน 115,000 บาท
  • สร้างลานกีฬาอเนกประสงค์ แบบกรมพลศึกษา ขนาดกว้าง 13 เมตร ยาว 22 เมตร โดยเงินงบประมาณ จำนวน 124,500 บาท
  • ซ่อมแซมอาคารเรียนแบบ ชร.105/26 โดยเงินงบประมาณ จำนวน 458,000 บาท
• พ.ศ. 2558  นางสุธีรัตน์ อริเดช  มาดำรงตำแหน่งผู้อำนวยการโรงเรียน
  • ปรับปรุง/ปูพื้นกระเบื้องอาคารเรียนแบบ สปช.105/29 (ปรับปรุง 2 ชั้น 4 ห้องเรียน) ใต้ถุนโล่ง โดยเงินงบประมาณ จำนวน 325,380 บาท
• พ.ศ. 2559  สร้างห้องประชุม “ดอยเงิน” โดยงบประมาณจากการจัดผ้าป่าสามัคคี จำนวน 166,753 บาท
• พ.ศ. 2559  โรงเรียนในโครงการโรงเรียนประชารัฐ 
• พ.ศ. 2560  สร้างห้องส้วมนักเรียนอนุบาล โดยงบประมาณจากการจัดผ้าป่าสามัคคีและการบริจาคจากผู้มีอุปการคุณ จำนวน 140,000 บาท
• พ.ศ. 2561  สร้างบ้านพักภารโรงแบบ บ้านพักภารโรง/32 จำนวน 1 หลัง โดยเงินงบประมาณจำนวน 376,900 บาท
• พ.ศ. 2562  ซ่อมแซมอาคารเอนกประสงค์
• พ.ศ. 2562 โรงเรียนในโครงการโรงเรียนคุณภาพประจำตำบล
• พ.ศ. 2563  นายสังวาลย์  คำจันทร์  ดำรงตำแหน่งผู้อำนวยการสถานศึกษา ตั้งแต่ วันที่ 18  พฤษภาคม  2563
  • สร้างศาลาพักร้อน  ด้วยงบประมาณบริจาค
  • สร้างที่รับประทานอาหาร 
  • ปรับปรุงอาคารสุนทรีศิลป์ 
  • ปรับปรุงอาคารอเนกประสงค์ (อนุบาล) 
• พ.ศ. 2564  โรงเรียนจัดการเรียนการสอนภายใต้การควบคุมโรคติดต่อโคโรน่าไวรัส 2019
  • สร้างศาลา หลังคาโดม
  • ปรับถมดินบ่อปลา ได้รับบริจาคเศษปูนจากชุมชน
  • ปรับปรุงซ่อมแซมรั้วด้านหลังโรงเรียน
  • สร้างโรงรถนักเรียน 
  • ปรับปรุงซ่อมแซมห้องส้วมนักเรียน 
  • ปรับปรุงสนามเด็กเล่นอนุบาล งบบริจาคชุมชน
  • ตัดตกแต่งภูมิทัศน์ทั่วบริเวณสถานศึกษา
  • ​ปรับปรุงสนามเปตอง
  • ปรับปรุงลานอาคารอนุบาล (บ.ซีแพค)
  • สร้างที่เก็บจักยานนักเรียน