"На 1 март, понеделник, с прилична церемония се отвори училище за момичета гдето след водосвета стана молебствие за здравето и дългоденствието на трудолюбивите помощници на това новорождено училище, на приложниците и настойниците му."
Така през 1848г. в брой 11 на "Цариградски вестник" се известява за откриването на първото девическо училище в Пазарджик с името "Левкия води".
След Освобождението то съществува като трикласно самостоятелно девическо училище.
През 1897г. се открива и четвърти клас и училището приема името на бележития общественик и писател
Константин Величков.
От 1899г. се открива и пети клас.
През учебната 1908-1909г. училището учат 262 ученички, като от тях в по-горен клас минават 142, с поправителен изпит са 50, а остават да повтарят годината 69.
От 1912г. училището се разраства в девическа гимназия, чийто първи випуск завършва през 1917г. По това време се изучават предметите: вероучение, български език, френски език, руски език, обща история, българска история, география, естествена история, аритметика, алгебра, геометрия, физика, психология, краснопис, рисуване, гимнастика, пеене и ръкоделие.
През 1923г. съществуващата в града мъжка гимназия “Иван Аксаков” и девическата се смесват в една гимназия под общото име - смесена гимназия “Константин Величков”. Това продължава до 1936г., когато смесената гимназия се разраства твърде много и се разделя на две – мъжка “Ив. Аксаков” и девическа “К. Величков”.
През 1944г. двете гимназии стават смесени под името Първа смесена (политехническа) “Ив. Аксаков” и Втора смесена (политехническа) “К. Величков”.
Със заповед №Д-4 от 27 май 1971г. на Министерство на народната просвета, Втора политехническа гимназия се превръща в Математическа гимназия “Константин Величков”. Провежда се първия конкурсен изпит за подбор на кандидати за две математически и две физико-математически паралелки едновременно за VIII и за IX клас. Приети са 110 ученика за VIII и 117 ученика за IX клас.
От 1984г. в МГ ”К. Величков” се разкриват и по една паралелка с профилите “Физика”, “Химия” и “Биология”. Приемният изпит е след седми клас по съответния профилиращ предмет.
От 1988г. започва прием на паралелки с разширено изучаване на чужд език – първоначално на английски, а по-късно и на немски и френски език.
От 1997г. е прекратен приема на паралелки с профил “Химия”. Разкрит е прием с профил “Науки за земята”.
През 1999г. е разкрита и паралелка с профил “Информатика”.
От учебната 1999/2000 учебна година профилите
се преобразуват в природоматематически с профилиращи предмети:
информатика - английски език;
математика - английски език;
математика - немски език;
науки за земята - немски език;
биология - френски език.
От учебната 2001/2002 учебна година профилите са
природоматематически с профилиращи предмети:
математика, информатика - английски език;
математика, информатика - немски език;
информатика, математика - английски език;
география, химия - немски език;
биология, химия - френски език.