W 1948 r. w budynku szkoły im. Adama Mickiewicza uruchomiono szkołę jedenastoletnią – pierwszą szkołę średnią w Bełchatowie, która korzystała z budynku przy ul. Wschodniej do 3 września 1962 r., kiedy to został oddany w użytkowanie nowy budynek szkolny przy ul. 1 Maja 6, należący już oficjalnie do Liceum Ogólnokształcącego im. Władysława Broniewskiego. Ówczesnym dyrektorem był mgr Józef Grzegory. Pierwsza matura została tu przeprowadzona w dniach 25–27 maja 1952 roku. Przystąpiło do niej 19 osób, z czego zdało 17.
W chwili oddania szkoła posiadała 9 sal lekcyjnych, pomieszczenia pomocnicze i 3 pracownie specjalistyczne: biologiczną, chemiczną i fizyczną. Po rozbudowie w 1977 roku w szkole znajdywało się 21 sal i 6 pracowni. Od 1971 roku istniał w liceum internat dla chłopców i dziewcząt, prowadzony przez państwa Wlazłowskich.
Profile pojawiły się w szkole w latach siedemdziesiątych, były to:
profil biologiczno-chemiczny, profil matematyczno-fizyczny, profil sportowy, profil klasyczny (humanistyczny).
Wkrótce utworzono trzy klasy profilowane: humanistyczną, biologiczno-chemiczną i matematyczno-fizyczną. W ostatnich latach blisko 100% absolwentów I LO w Bełchatowie dostaje się na studia.