Po odzyskaniu przez Polskę niepodległości władze II Rzeczypospolitej w 1921 przekształciły szkołę w gimnazjum typu matematyczno-przyrodniczego, nadając jej patronat Mikołaja Kopernika i nazwę „I Gimnazjum matematyczno-przyrodnicze im. Mikołaja Kopernika we Lwowie”. Gimnazjum nadal funkcjonowało pod adresem ul. Kamiennej 2, a po przemianowaniu przy ul. Kubali 2. W 1926 w gimnazjum prowadzono osiem klas w 14 oddziałach, w których uczyło się 480 uczniów wyłącznie płci męskiej. Gimnazjaliści nosili czapki-rogatywki w kolorze granatowym z niebieskim otokiem.
Zarządzeniem Ministra Wyznań Religijnych i Oświecenia Publicznego Wojciecha Świętosławskiego z 23 lutego 1937 „I Państwowe Gimnazjum im. Mikołaja Kopernika we Lwowie” zostało przekształcone w „I Państwowe Liceum i Gimnazjum im. Mikołaja Kopernika we Lwowie” (państwową szkołę średnią ogólnokształcącą, złożoną z czteroletniego gimnazjum i dwuletniego liceum), a po wejściu w życie tzw. reformy jędrzejewiczowskiej szkoła miała charakter męski, a wydział liceum ogólnokształcącego był prowadzony w typie matematyczno-fizycznym.
Do 1939 szkoła mieściła się pod adresem ulicy Ludwika Kubali 4 (obecna ulica Szuchewycza).
Po wybuchu II wojny światowej i agresji ZSRR na Polskę Sowieci ulokowali w zabudowaniach gimnazjum koszary.