Trước năm 1997, trường là một bộ phận của Trường Tiểu học Lý Thường Kiệt 1 phường 9 quận Tân Bình. Ngày 01 tháng 8 năm 1997 trường được Ủy ban nhân dân quận Tân Bình thành lập mới trên cơ sở tách từ Trường Tiểu học Lý Thường Kiệt 1 quận Tân Bình với tên gọi Trường Tiểu học Ngọc Hồi theo Quyết định số 50/QĐ-UB.
Trường Tiểu học Ngọc Hồi toạ lạc tại số 373/1/145 đường Lý Thường Kiệt, phường 9, quận Tân Bình trước đây được xây dựng gồm 1 trệt, 1 lầu với 10 phòng học và không có phòng chức năng.Quy mô trường là tường gạch, mái tole, nền lát gạch do được xây dựng từ lâu nên đã xuống cấp. Vì thế, việc xây dựng mới nhà trường là cần thiết và phù hợp với nhu cầu phát triển chung của ngành. Bên cạnh đó, trường mới sẽ tạo điều kiện đảm bảo môi trường học tập tốt, sạch đẹp, khang trang, đúng tiêu chuẩn, tạo sự an tâm đối với phụ huynh và sự phát triển của ngành giáo dục quận nhà.
Ngày 31/7/2013, Uỷ ban nhân dân quận Tân Bình ra Quyết định số 145/QĐ-UBND phê duyệt dự án xây dựng mới Trường Tiểu học Ngọc Hồi. Sau khi xây dựng mới quy mô trường gồm một trệt 3 lầu, móng cọc, cột, sàn bê tông cốt thép toàn khối. Trường có 12 phòng học và các phòng chức năng như: phòng y tế, phòng hội đồng giáo viên, phòng dạy tin học, phòng dạy ngoại ngữ và bếp ăn một chiều. Trường Tiểu học Ngọc Hồi được chính thức khánh thành và đi vào hoạt động vào ngày 03 tháng 9 năm 2015.
Nhà trường có nhiều năm đạt thành tích Tập thể Lao động Xuất sắc, các đoàn thể luôn đạt thành tích xuất sắc và nhiều học sinh đạt thành tích trong các phong trào văn –thể -mỹ.