Le lycée Pierre-de-Fermat est un établissement d'enseignement secondaire et supérieur, situé parvis des Jacobins à Toulouse à proximité immédiate de la place du Capitole ; il occupe un espace considérable dans le centre-ville dont l'hôtel de Bernuy. Il est attenant au cloître et à l'église des Jacobins.
Le lycée compte à la rentrée 2021 9 classes de secondes, de premières et de terminales d'en moyenne 30 élèves pour un total d'un peu plus de dont 950 étudiants en classes préparatoires aux grandes écoles (CPGE). C’est l’une des prépas françaises les plus prestigieuses : en 2022, elle était classée deuxième en PSI/PSI* et sixième en prépa littéraire A/L, en 2024, elle était classée première en MPI/MPI* au classement de l'étudiant. C'est également une des trois seules prépas françaises à proposer un cursus de classes préparatoires à l'École des chartes de section A avec le Lycée Henri-IV à Paris et le Lycée Fustel-de-Coulanges à Strasbourg.
Histoire Le lycée toulousain fut fondé en 1806 lors de la création des lycées impériaux par Napoléon Bonaparte, mais il succédait à des établissements d'enseignement bien antérieurs à cette époque.
Période moderne En 1566, trois anciens capitouls, Pierre Delpech, Pierre de Madron et Jean de Gamoy, achètent à Antoine de Clary l'hôtel de Bernuy, construit au début du par le marchand et capitoul Jean de Bernuy. En échange de la vente des bâtiments des collèges de Verdales et de Montlezun, fermés après l'édit de Nantes de 1551, et de l'ancien couvent des Augustines, ils le cèdent à la municipalité toulousaine, dans le but d'y accueillir un collège confié aux Jésuites. Ceux-ci avaient dû quitter Pamiers en 1563, chassés par les protestants, et étaient logés dans l'ancien couvent des Augustines. Ils s'installent dans l'hôtel de Bernuy le et ouvrent le collège le Jules Chalande, « Histoire des rues de Toulouse », Mémoires de l'Académie des Sciences et Belles-Lettres de Toulouse, , tome II, Toulouse, 1924, ..
Les Jésuites engagent des travaux d'agrandissement et font élever leur chapelle dans la basse-cour de l'ancien hôtel. Terminée en 1575, elle est consacrée par l'évêque d'Albi. En 1605, les capitouls font construire le grand portail du collège, décoré de leurs blasons, du blason royal et du monogramme de Jésus, qui ouvre sur la rue des Jacobins, aussi appelée rue des Jésuites (actuelle rue Lakanal). En 1648 est construite une longue galerie pour la bibliothèque du collègeJules Chalande, « Histoire des rues de Toulouse », Mémoires de l'Académie des Sciences et Belles-Lettres de Toulouse, , tome II, Toulouse, 1924, .. En 1683, les capitouls font construire une nouvelle classe de théologie et le portail de la chapelleJules Chalande, « Histoire des rues de Toulouse », Mémoires de l'Académie des Sciences et Belles-Lettres de Toulouse, , tome II, Toulouse, 1924, ..
Le collège des Jésuites compte alors jusqu'à . Il possède un internat et assure la gratuité des études. L'enseignement y est surtout littéraire.
L'expulsion des Jésuites, le , transforme l'établissement en Collège royal : le , les collèges jésuites en France sont fermés. Le , le collège de Toulouse est agrégé à l'université. Sous l'impulsion de l'archevêque de la ville, Etienne-Charles Loménie de Brienne, le collège se modernise et s'ouvre aux sciences. La bibliothèque de la ville est également créée par ses soins dans les murs du collège royal, à partir du fonds des JésuitesJules Chalande, « Histoire des rues de Toulouse », Mémoires de l'Académie des Sciences et Belles-Lettres de Toulouse, , tome II, Toulouse, 1924, ., tandis qu'est élevée la cour de l'Hémicycle, dans le style néoclassique« hôtel de Bernuy, puis collège universitaire, actuellement lycée Pierre de Fermat », sur le site du Patrimoine du conseil régional Midi-Pyrénées..
Le lycée possède toujours des livres et des équipements de ces époques, qui sont conservés soit dans le CDI du lycée, soit exposé dans les couloirs.
À la Révolution française, le collège royal subit les vicissitudes de son époque : sur le grand portail du collège, rebaptisé Collège national en 1789, les blasons des capitouls et du roi sont martelés. Les bâtiments du collège accueille en 1790 la Société des amis de la Constitution, et en 1800, la Salle des Droits de l'HommeJules Chalande, « Histoire des rues de Toulouse », Mémoires de l'Académie des Sciences et Belles-Lettres de Toulouse, , tome II, Toulouse, 1924, .. Le collège conserve cependant une bonne partie de son corps enseignant et fonctionne sur un mode provisoire. En 1795, il est réorganisé en École centrale du département de Haute-Garonne, époque marquée par une très grande liberté sur les plans de la pédagogie et de la discipline.
En 1802, sur l'impulsion du consul Napoléon Bonaparte, la loi du 11 floréal an X établit des lycées dans les préfectures de chaque département. Après de nombreuses difficultés matérielles, le Lycée impérial de Toulouse est véritablement fondé en 1806. La discipline revient en force, et s'accompagne d'exercices militaires. Avec la Restauration, le lycée devient Collège royal et connaît plusieurs proviseurs ecclésiastiques. Les effectifs du lycée, durant ces premières années, restent faibles, avec moins de 600 élèves, parfois seulement 300. Le lycée se trouve pourtant bien à l’étroit, car il doit partager les bâtiments du vieil hôtel de Bernuy avec d'autres institutions : le Cabinet d'histoire naturelle (actuel Muséum du Jardin des Plantes), la Faculté des Sciences de l'université et la bibliothèque de la ville.
Les effectifs progressent fortement à partir de la décennie 1860 et les bâtiments sont considérablement étendus , tandis que le Cabinet des sciences s'installe au Muséum en 1865 et la Faculté des sciences sur le site des allées Jules-Guesde. Des travaux successifs d'agrandissement s'engagent : en 1868, le bâtiment le long de la rue Léon-Gambetta est réaligné, sur les plans de l'architecte Henri Bach. En 1872, le lycée récupère les bâtiments du couvent des Jacobins, occupés depuis 1808 par l'armée, qui y avait installé une caserne de cavalerie. Le cloître sert de cour pour les élèves, tandis que les classes sont installées dans le bâtiment à l'ouest du cloître, construite en 1772, et dont la rampe de fer forgé du grand escalier fut réalisée en 1773Jules Chalande, « Histoire des rues de Toulouse », Mémoires de l'Académie des Sciences et Belles-Lettres de Toulouse, , tome II, Toulouse, 1924, .. Entre 1885 et 1889, des travaux de restauration sont réalisés par l'architecte Anatole de Baudot, qui restitue la galerie de bois du deuxième étage de la cour d'entrée qui datait de 1530.
L’Occupation thumb|250px|La taupe en 1943. thumb|250px|Tract du Front national.
Pendant la Seconde Guerre mondiale, : Paul Debauges, dit « Ducarre » dans la Résistance, professeur de mathématiques, Raymond Badiou, maire de Toulouse à la libération, Henri Docquiert, secrétaire de Raymond Naves, chef de l’organisation militaire dans la région et Jean-Pierre Vernant, chef départemental des FFI. Les élèves n’étaient pas en reste. Durant l’été 1942, un groupe d’élèves de Troisième et de Seconde organise des distributions de tracts. Repérés par le proviseur du lycée, M. Pinard, ils sont arrêtés, condamnés à quelques jours de prison et renvoyés du lycéeJean Estèbe, Toulouse 1940-1944, notamment pages 241-242..
L’année suivante, des étudiants toulousains s’engagent dans la résistance. Parmi eux Marcel de Roquemaurel, Bernard Sevestre et Jean Brusson, élèves en prépa navale ; Jean Brugidou, Jacques Sauvegrain et Edmond Guyaux, élèves en prépa scientifique... Marcel de Roquemaurel, Bernard Sevestre, Jean Brusson, Jacques Sauvegrain et Edmond Guyaux rejoignent en 1943 ce qui va devenir le maquis Bir-Hakeim, aux côtés de réfractaires, ouvriers ou facteur, puis plus tard de combattants républicains espagnols, antifascistes allemands. Un premier camp d’entraînement, commandé par un lieutenant de chasseurs, Christian de Roquemaurel, frère de Marcel de Roquemaurel, est installé en à Lestibie, dans l'Aveyron, puis transféré fin à Douch, dans l’Hérault. L’existence du camp est révélée aux Allemands, malgré son implantation isolée, et le , une colonne de 200 Allemands engage le combat. Après de furieux affrontements, rapportés par le général de Gaulle dans ses Mémoires de guerre, le maquis réussit à décrocher sous la protection d’un petit groupe resté en couverture. Deux combattants patriotes sont tués, Alex, dit Baron, et Landrieux, dit Lafont. Quatre autres sont arrêtés dont Edmond Guyaux, 21 ans, étudiant en classe préparatoire et Jacques Sauvegrain, récemment admis à l’École polytechnique, 22 ans. Ils sont conduits à la prison Saint-Michel de Toulouse, quartier allemand, ils passent le devant le Tribunal militaire qui les condamne à mort. Le , ils sont fusillés à Bordelongue. Le 28 mais 1944, Marcel de Roquemaurel trouvera la mort lors du combat de La Parade en Lozère, au côté de Jean Capel, fondateur du réseau. Bernard Sevestre, sauvé de la mort par son arrestation, s'engagera dans la coloniale. Jean Brusson dans la marine, où il finira vice-amiral d'escadre, responsable du budget des armées.
En , Jean-Pierre Vernant est dénoncé par le proviseur du lycée, M. Couissin, ainsi que par l'inspecteur général de philosophie André Bridoux. Cette dénonciation l'amène à quitter le lycéeJean-Pierre Vernant – De la Résistance à la Grèce ancienne, Le blog d'Ombres Blanches, 6 mai 2014 lien. L'administration du lycée leur a rendu honneur en nommant une des cours Guyaux-Sauvegrain et en baptisant la salle de conférence du lycée Jean-Pierre Vernant.
Après la guerre vignette|Sortie des élèves du lycée en 1957.
Dans les années 1950, le paysage éducatif toulousain évolue, principalement sous l'effet de l'augmentation des effectifs. Le collège d'enseignement technique Berthelot devient lycée en 1952, tandis que le lycée Bellevue est créé en 1957. Cette même année, le lycée de garçons de Toulouse se choisit un nom : sur proposition du maire de la ville et ancien professeur de mathématiques, Raymond Badiou, il prend le nom du célèbre mathématicien Pierre de Fermat.
En même temps, l'ensemble du lycée est fortement restructuré à partir de 1959 par l'architecte Jean Barbut, accompagné de l'architecte des Monuments historiques Sylvain Stym-Popper, chargé de la restauration du couvent des JacobinsMarcel Durliat, « Sylvain Stym-Popper (1906-1969) », Cahiers de civilisation médiévale, , , juillet-septembre 1969, . : la plupart des constructions modernes datent de cette période. de nouveaux corps de bâtiment sont construits, tandis qu'une partie du bâtiment conventuel de 1772, qui masquait la façade de l'église des Jacobins, est démolie, afin d'agrandir le parvis des Jacobins. Pour la décoration du bâtiment est fait appel au ferronnier Raymond Subes, qui réalise les deux portes d'entrée du lycée sur le parvis des Jacobins« porte d'entrée et portail latéral : ensemble de 6 vantaux », sur le site du Patrimoine du conseil régional Midi-Pyrénées, mis à jour le 14 janvier 2015., et aux peintres Marc Saint-Saëns et Maurice Mélat, qui réalisent les peintures sur papier du réfectoire« ensemble de 2 œuvres peintes sur papier », sur le site du Patrimoine du conseil régional Midi-Pyrénées, mis à jour le 14 janvier 2015.. Les travaux s'achèvent en 1968.
Après la crise de 1968, des changements ont lieu sur le plan de la discipline et la mixité est instaurée en 1973.