Sekolah Menengah Kebangsaan Padang Tembak, Kuala Lumpur pada awalnya dikenali sebagai Sekolah Menengah Kebangsaan Polis Depot (SMKPD). Sesi persekolahannya dimulakan pada tahun 1965. Sekolah ini ditubuhkan pada mulanya  dengan tujuan untuk mendidik dan memberikan pelajaran kepada kanak-kanak di sekitar kem tentera dan Polis Depot kerana lokasinya yang berhampiran dengan kem tentera dan Polis Depot iaitu di Jalan Semarak, Kuala Lumpur (dahulunya dikenali sebagai Jalan Gurney). Pada mulanya lokasi sekolah ini berada di bawah Negeri Selangor dan kemudiannya diletakkan di bawah Wilayah Persekutuan, Kuala Lumpur pada tahun 1974.

Bangunan asalnya hanya menumpang di Sekolah Rendah Kebangsaan Polis Depot. Pada awal penubuhannya sekolah ini hanya mempunyai 140 orang murid dan hanya menerima pelajar tingkatan satu serta lelaki sahaja. Oleh sebab menumpang di Sekolah Rendah Kebangsaan Polis Depot maka sesi persekolahan hanya pada sebelah petang sahaja dan ditempatkan dalam 4 buah bilik darjah sahaja. Bilangan guru pula hanya seramai 8 orang termasuk pengetua. Pengetua sekolah pada ketika itu adalah merupakan pengetua pertama SMKPTKL iaitu Encik Yusof bin Hassan.

Setelah hampir setahun sekolah ini dibuka, bilangan murid semakin meningkat menyebabkan sekolah ini memerlukan sebuah bangunan sendiri. Pada 4 Julai 1966, bangunan Sekolah Menengah Polis Depot siap dibina dan warga sekolah tersebut berpindah ke bangunan baru. Bilangan murid pada ketika itu seramai 247 orang dari tingkatan 1 dan 2 sahaja. Manakala bilangan guru pula seramai 14 orang. Pada tahun 1967, murid-murid Sekolah Menengah Polis Depot menduduki peperiksaan Sijil Rendah Pelajaran buat pertama kali.

Pada tahun 1968, sekolah ini telah menampung murid-murid tingkatan 1 hingga 4 seramai 648 orang. Pada Januari 1969, murid-murid tingkatan 4 yang naik ke tingkatan 5 telah dipindahkan ke Sekolah Menengah Kebangsaan Aminuddin Baki di Kampung Pandan, Kuala Lumpur kerana kekurangan tenaga pengajar, kemudahan dan peralatan mengajar terutama bagi mata pelajaran Sains. Pada tahun 1970, disebabkan ketiadaan murid tingkatan 4 dan 5 maka jumlah murid yang tinggal ketika itu hanya seramai 422 orang sahaja.

Pada 16 Disember 1971, Toh Puan Hajah Siti Zainab bt Haji Baharuddin merupakan pengetua wanita yang pertama mula berkhidmat di sekolah ini. Beliau juga  merupakan isteri kepada bekas Yang Dipertua Pulau Pinang. Setelah hampir setahun berkhidmat di sekolah ini, pada tahun 1972 beliau telah menukarkan nama Sekolah Menengah Kebangsaan Polis Depot kepada Sekolah Menengah Padang Tembak, Kuala Lumpur (SMKPTKL). Pada masa yang sama juga sekolah ini mula menerima murid-murid perempuan serta memulakan 2 aliran bahasa penghantar iaitu bahasa Melayu dan Inggeris.

Pada tahun 1977 buat pertama kalinya murid-murid sekolah ini menduduki peperiksaan Malaysian Certificate of Education (MCE) dan Sijil Pelajaran Malaysia (SPM). Bilangan murid sekolah ini telah bertambah menjadi seramai 1500 orang pada tahun yang sama. Pada tahun 1977 SMKPTKL hanya mempunyai satu aliran bahasa penghantar sahaja iaitu bahasa Melayu.

Setelah 15 tahun SMKPTKL ditubuhkan barulah perasmian penubuhannya dibuat pada 23 Jun 1981 oleh Yang Berhormat Datuk Seri Mohd Najib bin Tun Abdul Razak yang merupakan Timbalan Menteri Pelajaran Malaysia ketika itu. Pada 20 November 1988, SMPTKL Jalan Gurney ditukar kepada SMKPTKL Jalan Semarak sempena perhimpunan Semarak  Peringkat  Wilayah Persekutuan Kuala Lumpur.

SMKPTKL pada hari ini telah berusia 43 tahun mempunyai prasarana yang lengkap dan kondusif bagi warganya. Kini sekolah ini mempunyai 6 blok yang berasingan dengan 68 bilik darjah termasuk bengkel Kemahiran Hidup, makmal sains, makmal komputer, dewan terbuka, pejabat pentadbiran dan lain-lain. Sekolah ini mempunyai 2 sesi iaitu tingkatan 1 dan 2 di sesi petang manakala tingkatan 3, 4 dan 5 di sesi pagi. Tingkatan 1 Jujur dan 2 Jujur masih berada dalam sesi pagi kerana kelas ini adalah kelas khas iaitu mengikuti  Kelas Kemahiran Al-Quran dan Bahasa Arab

Sekolah ini juga dilengkapi dengan sebuah bilik perpustakaan. Perpustakaan yang ada sekarang pernah dikunjungi oleh YAB Datuk Seri Mohd Najib Tun Abdul Razak sempena perasmian SMKPTKL pada 23 Jun 1981. Bagi aliran Vokasional, bengkel teknik mata pelajaran seperti  Seni Perusahaan, Ekononomi Rumah Tangga, Katering dan Penyajian, Reka Cipta, Grafik Berkomputer, dan Kemahiran Hidup. Terdapat juga makmal komputer yang lengkap bagi menampung murid-murid yang mengambil mata pelajaran Teknologi Maklumat, Komputer Dalam Pendidikan, Grafik Berkomputer dan Reka Cipta. Para pelajar yang tidak mengikuti aliran Vokasional mempelajari pelajaran Perdagangan.

Dalam bidang sukan, sekolah ini mempunyai sebuah pasukan bola tampar  yang handal hingga sekarang. Begitu juga dengan pasukan hoki, bolasepak dan ping-pong. Sebelum perang, sekolah ini terkenal kerana mempunyai gelanggang hoki atau padang yang baik.

Untuk menjalankan aktiviti-aktiviti permainan dan sukan, sekolah ini membahagikan murid-muridnya kepada lima buah rumah sukan. Nama-nama rumah sukan ini diambil dari sempena nama jawatan-jawatan yang pernah wujud pada zaman kesultanan Melaka iaitu Panglima, Syahbandar, Laksamana, Temenggong, dan Bendahara.

Sekolah ini juga telah menubuhkan beberapa buah kelab dan persatuan untuk memperkembangkan minat dan bakat para pelajar dalam berbagai-bagai aktiviti. Bagi para pelajar yang berkebolehan dan sihat tubuh badan, Kelab Tae Kwando, Silat dan Persatuan Bulan Sabit Merah telah ditubuhkan. Dalam persatuan, terdapat Persatuan Bahasa Inggeris dan Bahasa Melayu, Sains, Geografi, Lukisan, dan lain-lain. Persatuan–persatuan ini melaksanakan berbagai-bagai  aktiviti seperti ceramah, perbincangan dan lawatan sambil belajar. Sekolah ini juga mempunyai Pasukan Pengakap yang bergerak cergas di samping Pasukan Kadet.  Murid-murid Pasukan Kadet ini dilatih oleh jurulatih tentera dan Kem Tentera Sungai Besi, Kuala Lumpur, pada setiap minggu. Di samping itu, bersesuaian dengan perkembangan sains, teknologi dan komputer, pihak sekolah ini telah berusaha keras melengkapkan makmal komputer sekolah sehingga menjadi salah satu makmal sekolah menengah harian yang lengkap dan terkini di Wilayah Persekutuan. 

_{Sejarah Sekolah Menengah Kebangsaan Padang Tembak, Kuala Lumpur mencerminkan kegemilangan masa silam sekolah. Sekolah ini telah berjaya melahirkan dan membentuk keperibadian yang tersendiri dan boleh berbakti kepada agama, bangsa dan negara.}