洞溪书院的前身是浏阳张家坊例贡生张良赞于清道光十七年（1837）建于浏阳张家坊文昌阁的义学。道光二十七年（1847）张卒后，夫人遵其遗嘱，召集众人商议，推举乡贤张祖德、李元善经理，并将义学改为书院，取名“洞溪书院”。
咸丰二年（1852）始聘名师启馆，时“远近士子麇至，至斋舍不能容”。乡人办学热情高涨，决意扩大斋舍，乃发起募捐。是时正值年岁丰稳，乡人捐资非常踊跃，数年间共募得白银17000余两。此事惊动了湖南巡抚骆秉章，他专题奏请朝廷嘉奖捐资人士，以促进乡村书院的发展。到咸丰十一年（1861）又捐白银25320两。浏阳知县邓尔昌详请议叙，湖南巡抚毛鸿宾冉次题请朝廷嘉奖。
同治四年（1865），里人张吕芾、李元善捐增经费。同治六年（1867）毁于兵火。两年后始得修复，有大门、龙门、讲堂、大成殿、文昌宫、魁星楼、揽英阁及主敬、存诚（作藏书处）、亦乐、斗文、敬业、诚意、志道、养心诸斋，另辟崇义祠祀张氏夫妇，梓敬堂祀有功于书院之知县及捐资者，计有房屋4进40间。至此，洞溪书院规模始定，成为可与省城长沙诸书院媲美的学府。
洞溪书院虽系乡村自办，但学规严明。教学方法十分讲究，而且数十任院长均系知名学者，如三中副榜的浏阳西乡举人、浏阳文庙的著名乐师邱庆诰，长于诗文词赋、著有《云卧山庄诗钞》、《云卧山庄尺牍稿》的大学者郭昆焘（郭嵩焘之弟），先后掌教过南台书院、狮山书院、文华书院的长沙府著名经学大师袁懋森都在咸丰、同治年间先后主讲于洞溪书院。
书院章程明确提出，“书院作育人材，全赖师长”。师长由首事择其品学兼优者，自行聘请。每年2月1日起馆，院长率肄业生童，谒圣入学，11月1日散馆。学规规定“书院为造材作育之处，诸凡游戏事均不宜近，严禁牌赌洋烟，如犯者，禀明院长，逐出斋外”；又规定“生童住斋，要尊师爱友，谨慎谦恭，长幼之道不能偏废，如有狠戾乖异，傲上凌下者，分别记过，其私自冶游者，立即斥逐”。书院纪律之严明，可见一斑。
每年招生监正副课各5名，童生正课10名、副课20名；每年官课4次，由知县、教谕、训导分别主持；每月堂课3次，经古课1次，皆院长命题，前者作文一、诗一，后者为古学、经学、史学、算学，兼出“四书”题。凡课试前列者有奖，其文则“另誊待选，交经理首事收入藏书阁候梓”。光绪间增藏图书，并订《领借藏书章程》。又增补读、看、问、记4项课程，其为：六经、前四史、《明史》为“专精之书”，宜读；性理、诸子、掌故、舆地及《泰西政书》、史志为“涉猎之书”，宜看；“问则举读看诸书之疑义”；“记则述读看诸书所心得”。按生徒程度分班教学。头班单为治经，双为习史，上午为专精，下午为涉猎；二班每日上午习经，下午则单日看“四书”解及性理，双日看《纲鉴》、《经世文编》、《泰西政书》。无论头班二班除按课程学习外，皆得每天默“四书”，习古文，午饭后抄书习字1小时，傍晚吟诗，单为古近体，双为试帖赋，晚饭后读时文。
光绪二十五年（1899）刊《浏东洞溪书院志》上、下卷。书院自开办义学之初到改为学堂所经历的60余年历史在那发黄的纸页间得以再现，字里行间留下的不仅是书院所走过的风雨历程，更有许多深藏其中的东西值得后人深思，诸如士民慷慨捐资的重教精神，诸如严明学规的求学治学精神。
洞溪书院旧址现于洞溪中心完小，四周是青山连绵、流泉飞瀑，当地饶有名气的八景（官桥古碣、云冻斜阳 、石涧渔歌、桃林牧笛、龙山雪霁、仙岩望月等）环列四旁。100多年前，洞溪书院也就是这样依山傍水地坐落于此。时光飞逝如电，现在校园内都是近些年来的建筑，洞溪书院已经荡然无存。现在校园一角的几个石墩，恐怕就是洞溪书院那庞大的建筑群留下的唯一纪念。据洞溪中心完小校志记载，光绪末年，省城长沙废书院、办学堂渐成风气，影响所及，清道光三十一年（1903）洞溪书院也改成了学堂。1930年9月，学堂又改名为“列宁学校”，此后不久，洞溪书院被毁。毁后不久，当地民众又捐资重建了学校。此后数易其名，到1987年成为洞溪中心完小。