Als die Schwestern des Sacré-Cœur-Ordens am 15. September 1920 ein Lyzeum (= höhere Mädchenschule) mit 23 Internatsschülerinnen in der heutigen Marienburg und dem früheren Karmel-Kloster (neben der Pützchener Pfarrkirche) eröffneten, war die gymnasiale Mädchenbildung noch keineswegs selbstverständlich. Erst 1908 war in Preußen nach langen Kämpfen der Frauenbewegung die Abiturberechtigung und damit der Zugang zur Hochschule für Mädchen erreicht worden.
Der Zulauf zu dem neu eröffneten Pensionat in Pützchen war so groß, dass die diversen Gebäude auf dem Klostergelände nicht mehr ausreichten und ein großer Neubau (das heutige Hauptgebäude) erforderlich wurde, der 1925 von den Schwestern und Mädchen bezogen wurde.
In den ersten Jahren entsprach der Unterricht den sog. Höheren Töchterschulen, in denen Töchter aus vermögenden Familien eine über die Elementarbildung hinausreichende zehnjährige Unterrichtung erhielten, nach deren Abschlussprüfungen z. B. der Besuch eines Lehrerinnenseminars, als einziger gehobener Berufsausbildung vor allem für unverheiratete Frauen, möglich war. Diese Prüfungen wurden 1922 noch extern in Siegburg abgelegt.
1929 begann parallel zur seit 1926 bestehenden Frauenoberschule der Aufbau des sog. Oberlyzeums, das zum Abitur führte, welches 1932 zum ersten Mal in Pützchen von 14 Schülerinnen abgelegt werden konnte. Die Schulleitung lag bis 1977 in der Hand des Ordens, der auch überwiegend das Lehrerkollegium stellte.
Die Zeit der NS-Diktatur brachte große Veränderungen. Zwar konnte sich die Klosterschule trotz der religionsfeindlichen Einstellung der NSDAP bis zum Kriegsbeginn halten, wurde jedoch mittels Filmaufführungen und regelmäßiger sog. „nationalpolitischer Lehrgänge“ ideologisch indoktriniert, bereits kurz nach Kriegsbeginn verkleinert und als Feldlazarett genutzt. Die verbleibenden etwa 60 Schülerinnen zogen wieder in das erste Gebäude, die Marienburg, um. Im Frühjahr 1940 wurde die Schule geschlossen und vollständig zum Lazarett umgewandelt, das nach Kriegsende von den Besatzungsmächten übernommen wurde. In dieser Zeit arbeiteten die verbliebenen Ordenschwestern in der Verwundetenpflege.
Bereits im Juli 1945, noch vor der Potsdamer Konferenz, zogen mit Billigung der Besatzungsmacht wieder 50 Internatsschülerinnen in die Marienburg ein, um sich halbtags in wissenschaftlichen Kursen auf den Unterricht vorzubereiten. Ab dem 17. Oktober 1945 konnte mit Erlaubnis der britischen Besatzungsmacht und unter der Bedingung, auch externe Schülerinnen aufzunehmen, wieder regulärer Unterricht erteilt werden. 50 externe Schülerinnen machten sofort von diesem Angebot Gebrauch und hatten ab 1954 die Möglichkeit einer Nachmittagsbetreuung im sog. „Halbinternat“, dessen Leitung bis zum Ende des Schuljahres 2009/2010 in der Hand des Ordens lag. Im Mai 1946 wurde der Wiedereinzug in das renovierte Haupthaus mit einem Festgottesdienst begangen. Inzwischen zählte die Schule insgesamt 319 Schülerinnen in neun Klassen von der Sexta (5. Klasse) bis zur Oberprima (13. Klasse). In den folgenden Jahren stieg die Zahl der externen Schülerinnen stark an und übertraf ab dem Jahr 1955 die Zahl der Internen.
Unter der Schulleitung von Schwester Isa Vermehren (1962-1969) wurde die bisherige Frauenoberschule 1962 in das „Gymnasium für Frauenbildung zur Erlangung einer fachgebundenen Hochschulreife“ umgewandelt.
Die auf über 600 angewachsene Schülerinnenzahl erforderte einen Neubau, der 1968 eingeweiht wurde. Nach dem Weggang von Schwester Vermehren, die 1969 die Leitung der Sacré-Cœur-Schule in Hamburg übernahm, wurde Schwester Eileen Smith (bis 1977) die letzte Schulleiterin des Ordens (die Schulträgerschaft des Ordens blieb gleichwohl bis 1985 erhalten). Unter ihr gab es erstmals vier Eingangsklassen und evangelischen Religionsunterricht für die wachsende Zahl evangelischer Schülerinnen. Auch der erste Andheri-Basar, der mit veränderter Zielsetzung bis heute mit ungebrochenem Engagement aller Beteiligten in zweijährigem Turnus stattfindet, fällt in diese Zeit.
1976 begann auch in Pützchen die reformierte Oberstufe mit den individuellen Wahlmöglichkeiten und Schwerpunktsetzungen in Grund- und Leistungskursen und der daraus resultierenden Auflösung des Klassenverbandes. Außerdem wurde die mit Hilfe des Fördervereins und Elternspenden erbaute Außensportanlage eingeweiht.
Nach der Wahl von Schwester Smith zur Ordensoberin der deutschen Ordensprovinz des Sacré-Cœur-Ordens im Jahr 1977 übernahm, zunächst für ein Jahr kommissarisch, Herr Dr. Piesik die Leitung der Schule und ab 1978 Herr Rudolf Becker, der dieses Amt bis 1991 ausübte. Zu Beginn seiner Zeit als Schulleiter, im Jahre 1979, wurde das Internat vom Orden geschlossen. 1981 überschritt die Schülerinnenzahl die Tausendermarke. Da der Sacré-Cœur-Orden angesichts dieser Schülerinnenzahlen die Schule finanziell nicht mehr tragen konnte, erklärte sich das Erzbistum Köln 1985 bereit, die Trägerschaft der Schule zu übernehmen.
Nachfolgerin von Herrn Becker wurde 1991 Frau Steffi Haschke, der die Intensivierung des Englischunterrichts besonders am Herzen lag. Schüleraustauschprojekte, Betriebspraktika und die Summerschool stellten Vorbereitungen für den im Schuljahr 1993/94 eingerichteten und bis heute bestehenden bilingualen Zweig der Schule dar.
Im November 1999 wurde die Schulgemeinde durch den plötzlichen Tod der Schulleiterin Frau Haschke erschüttert. Der seit 1998 an der Schule tätige stellvertretende Schulleiter Herr Campe übernahm kommissarisch die Schulleitung bis zum Sommer 2000.
Vonn 2000 bis August 2020 war Herr Egbert Bachner Schulleiter des Sankt-Adelheid-Gymnasiums. Ihm verdankt unser Gymnasium grundlegende strukturelle Modernisierungsprozesse im unterrichtlichen und außerunterrichtlichen Bereich sowie umfassende Restaurierungs- und Baumaßnahmen in den Schulgebäuden. In seine Amtszeit fallen die Einrichtung des Sozialpraktikums, die Eröffnung der großen Turn- und Mehrzweckhalle, der Beginn des Frankreichaustausches mit Châlons, die Gründung der Junior-Ingenieur-Akademie, die Berechtigung zur Vergabe des CertiLingua-Exzellenzlabels, die Gründung der Schülerinnengenossenschaft EconA, die Gründung der Medienscouts, die dreimalige Zertifizierung als MINT-freundliche Schule oder die Zertifizierung als Fairtrade-School. Wir haben Herrn Bachner Ende Juni 2020 in seinen wohlverdienten Ruhestand verabschiedet.
Seit dem 1. August 2020 ist Herr Christoph Oldeweme neuer Schulleiter des Sankt-Adelheid-Gymnasiums.