1 września 2002 roku powołano XV Liceum Ogólnokształcące i VI Liceum Profilowane. 17 października 2002 roku otworzono w szkole pracownie informatyczną, a w 2005 roku utworzono klasę zarządzania kryzysowego.
Na mocy uchwały Rady Miasta Katowice z 28 sierpnia 2008 roku w miejsce zlikwidowanego Zespołu Szkół Zawodowych i Ogólnokształcących nr 5 im. rtm. Witolda Pileckiego Katowicach 1 września 2008 roku powołano XV Liceum Ogólnokształcące w Katowicach, a jej pierwszym dyrektorem został Jerzy Jędrzejczyk. 27 października tego samego roku szkoła otrzymała imię rtm. Witolda Pileckiego.
24 lutego 2017 roku liceum zostało wyróżnione Odznaką Honorową za Zasługi dla Województwa Śląskiego przez Sejmik Województwa Śląskiego, a 30 kwietnia 2018 roku szkoła otrzymała od Związku Nauczycielstwa Polskiego nagrodę IKAR.
30 października 2023 roku wewnątrz budynku liceum uroczyście odsłonięto rzeźbę katowickiego beboka o imieniu Wituś, będący trzydziestym pierwszym bebokiem stworzoną w ramach Katowickiego Szlaku Beboków.