Tallinna Läänemere Gümnaasium (endine 65. Keskkool) ehitati 1989. aastaks ja avati sama aasta 1. septembril. Esimesel koolipäeval astus kooli uksest sisse 1055 õpilast, mis moodustas 34 klassikomplekti. Esimese koolikella andis õpilane Jelena Galjanova (2000. aasta lõpetaja).

Kõige rohkem õpilasi õppis koolis 1994-1995. aastal ning kõige rohkem klassikomplekte (75) oli 1995-1996 ja 1996-1997. õppeaastal. Aastatel 1991–1995 töötas kool suure õpilaste arvu tõttu kolmes vahetuses.

Alates 1995. aasta märtsist kolisid algklassid lasteaiast ümber ehitatud algkoolihoonesse, kus õppisid 1.–4. klassi õpilased kuni 1. septembrini 2012. Pärast peahoone renoveerimist asuvad kõik klassid ühes majas aadressil Vormsi 3.

Linnavalitsuse 27. märtsi 1998. aasta määrusega nr 19 nimetati 65. Keskkool ümber Tallinna Läänemere Gümnaasiumiks.