L'edificio è tutt'uno con la chiesa di S. Carlo all'Arena e il "Della Porta". Nasce in seguito alla riforma Gentile del 1923, ma la primissima pietra del complesso fu posta nel 1602.
Era il lontano 1602, le acque piovane provenienti dalle vicine colline si raccoglievano in un alveolo naturale, costituito dal largo delle Pigne, attuale Piazza Cavour. Queste acque in parte si impaludivano lungo il recinto murario che circondava Napoli e in parte defluivano verso il mare. Largo delle Pigne, risanato durante l'amministrazione Lauria, era così chiamato perché fino al 1730 esistevano dei pini che poi furono abbattuti. Nel settembre dello stesso anno il napoletano Silvio Cordella cominciò, a proprie spese, la costruzione della chiesa di S. Carlo Borromeo che poi fu finita con le elemosine raccolte dal canonico Giovanni Longo. Nel 1610 vi furono introdotti i padri Cistercensi di S. Bernardo che la ribattezzarono con il nome di SS. Carlo e Bernardo. Soltanto più tardi la chiesa sarà chiamata di S. Carlo all'Arena.
Intorno al 1620, la chiesa mostrava vistose crepe, così i padri Cistercensi convocarono per il restauro il Nuvolo, che oltre a risistemare la chiesa, la ingrandì, infatti, nel 1681 costruì il secondo braccio e nel 1755 costruì il terzo braccio. Venuto a mancare il frate Nuvolo, la cupola non poté essere restaurata e così si rimediò con un semplice soffitto. Soltanto sul principio del secolo XVIII fu costruita la cupola.
Nel 1792 la congrega dei padri Cistercensi fu allontanata a causa di un frate spendereccio che si indebitò fino ad 80.000 ducati. Questi locali dovevano essere destinati al conservatorio del Cuore di Gesù, ma le vicende politiche lo impedirono, così questo luogo sacro, luogo di preghiere e di ritiri spirituali, fu convertito in un quartiere militare che utilizzò la chiesa come deposito di paglia. Con il passare del tempo la chiesa decadeva in una situazione pietosa e il 26 luglio del 1805 ricevette un altro doloroso colpo col il terremoto detto di S. Anna.
Nel 1837, a Napoli ci fu una tremenda moria di persone causate dal "morbo asiatico". Le persone erano in preda al panico, ma tutte, all'unanimità, insieme al corpo municipale, invocarono l'aiuto di Dio, affinché allontanasse il morbo.
Per contraccambiare, il popolo avrebbe innalzato il tempio di S. Carlo Borromeo che in questa vicenda aveva fatto da mediatore tra il volere del popolo e la volontà di Dio. Per grazia ricevuta il morbo si allontanò e la ricostruzione fu affidata all'opera di Francesco de Cesare.
La Sacra Congregazione della Disciplina Regolare con decreto del 25 settembre 1846, aveva concesso che si fosse stabilito nella Casa religiosa di S. Carlo all'Arena il Noviziato della Provincia Napoletana, abolendo quello di Campi Salentina, non appena i Novizi di questa Casa avessero terminato la prova prescritta dalla Costituzione dell'Ordine e dei Decreti Apostolici.
Nell'agosto del 1851, in una seduta della congregazione provinciale, si stabilì che nella Casa di S. Carlo ci fosse un regolare seminario per chierici della provincia napoletana, separato completamente, per ragioni disciplinari e morali, degli alunni e dei collegi, non solo per ciò che riguardava lo studio e la ricreazione, ma anche per la scuola: quindi con Direttori e Maestri Scolopi propri e con propri dormitori. Questo collegio fu aperto gratuitamente a tutti coloro che volevano apprendere.
Esso acquistò tanta fama da poter gareggiare con l'altro di S. Carlo alla Mortella, che raccoglieva nelle sue aule solo giovinetti della più alta aristocrazia del Regno; ma per mancanza di fondi, solo per pochi anni gli Scolopi poterono dedicarsi alla loro altissima missione educatrice.
Intanto il generale E. Cosenz, subito dopo l'entrata di Garibaldi a Napoli, acquartierò in una parte del collegio un reparto di Guardie Nazionali: in seguito, la legge di soppressione delle corporazioni e di istituti religiosi risparmiò solo per poco tempo gli Scolopi di S. Carlo all'Arena, che nel 1866 dovettero sloggiare dal tempio di S. Carlo, conservando per uso di culto soltanto la chiesa.
Anni prima, il 10 novembre 1862, l'istituto tecnico Gian Battista della Porta aveva preso i possedimenti della scuola.
Successivamente si formò nell'ultimo piano della scuola una sede scientifica del Gian Battista che diventò autonoma nel 1926 col nome di Vincenzo Cuoco.