โรงเรียนบ้านโพนทรายโนนเรือ ตั้งขึ้นครั้งแรกเมื่อวันที่ 1 กันยายน 2479 ที่ตั้งอยู่ภายในวัดบ้านโพนทราย โดยอาศัยศาลาวัดบ้านโพนทราย เป็นสถานที่ศึกษาเล่าเรียนใช้ชื่อว่า “โรงเรียนประชาบาลวัดบ้านโพนทราย” เปิดทำการสอนจากชั้น ป.1 ถึงชั้น ป.4 มีนักเรียนจาก 3 หมู่บ้าน เข้าเรียนร่วมกันคือ บ้านโนนเรือ หมู่ที่ 2 ตำบลหนองบัว บ้านโพนทราย หมู่ที่ 3 ตำบลหนองบัวและบ้านสิม หมู่ที่ 7 ตำบลดูน
ต่อมาเมื่อปี พ.ศ. 2500 นักเรียนบ้านสิมได้แยกไปเรียนที่ศาลาวัดบ้านสิม คงเหลือนักเรียนจาก 2 หมู่บ้าน อาศัยศาลาวัดบ้านโพนทรายเป็นสถานที่ศึกษาเล่าเรียนเรื่อยมาเป็นเวลา 40 ปี
เมื่อวันที่ 1 ตุลาคม 2516 ทางราชการมีนโยบายที่จะเอาโรงเรียนออกจากวัดให้หมดสิ้น คณะกรรมการซึ่งประกอบด้วยนายคำ สังวาล ผู้ใหญ่บ้านโพนทราย นายสูรย์ พวงจำปา ผู้ใหญ่บ้านโนนเรือ เจ้าอาวาสวัดบ้านโพนทราย คณะกรรมการศึกษา และผู้ทรงคุณวุฒิได้ประชุมปรึกษาหารือกันจัดหาที่ดินสำหรับปลูกสร้างอาคารเรียนเอกเทศถาวร
ทั้งนี้นายคำ สังวาลย์ พร้อมนางเล็ก สังวาลย์ ผู้ใหญ่บ้านโพนทรายและภรรยา ได้เสนอ มอบที่ดิน 1 แปลง ซึ่งเป็นทรัพย์สินมรดกฝ่ายนางเล็ก สังวาล ให้เป็นที่ปลูกสร้างอาคารเรียนเอกเทศถาวร ซึ่งที่ดินดังกล่าวมีเขตติดต่อดังนี้
ทิศเหนือ ติดถนนสาธารณะ สายอำเภอกันทรารมย์ไปตำบลหนองบัว
ทิศใต้ ติดเขตที่วัดบ้านโพนทราย
ทิศตะวันตก ติดกับถนนเข้าสู่หมู่บ้านโพนทราย
ทิศตะวันออก ติดกับที่ดินของนายคำ – นางเล็ก สังวาล และที่ธรณีสงฆ์ เนื้อที่ทั้งหมด 3 ไร่ 1 งาน 55.3 ตารางวา (รังวัดโดยทางราชการ ปี พ.ศ. 2540 ) มูลค่าประมาณ 60,000 บาท ที่ประชุมมีมติเห็นชอบ นายคำ – นางเล็ก สังวาลย์ ได้ยกมอบที่ดินแปลงนี้ให้แก่ทางราชการโดยไม่คิดมูลค่าแต่ประการใด ต่อมาคณะครู ผู้ใหญ่บ้าน กรรมการศึกษา ผู้ปกครองนักเรียนได้ร่วมกันถางป่า ปราบพื้นที่และปรับปรุงบริเวณ โดยขอความร่วมมือจากหน่วยงาน ร.พ.ช. ศรีสะเกษ นำเครื่องจักรกลมาช่วยดำเนินการ จนพื้นที่ราบเตียนพอที่จะใช้ในการปลูกสร้างอาคารแบบ ศก.01 ขนาด 1 ชั้น 3 ห้องเรียน เป็นเงิน 180,000 บาท การก่อสร้างแล้วเสร็จเมื่อวันที่ 10 มกราคม 2520 และได้ทำพิธีเปิดอาคารเรียนใหม่ ย้ายนักเรียนจากศาลาวัดบ้านโพนทรายมาอาศัยเรียนที่อาคารเรียนหลังนี้ ตั้งแต่วันที่ 15 มกราคม 2520 มีนายภู พิทักษา นายอำเภอกันทรารมย์ เป็นประธานในพิธี
ปีงบประมาณ 2524 ได้รับงบประมาณปลูกสร้างโรงฝึกงาน ศก.23 เป็นเงิน 53,000 บาท
ปีงบประมาณ 2527 ได้รับงบประมาณก่อสร้างต่อเติมอาคารเรียนด้านข้าง 2 ชั้น 1 ห้องเรียน (ล่าง 1 ห้อง บน 1 ห้อง) ใช้งบประมาณ 190,000 บาท แล้วเสร็จเมื่อวันที่ 17 กันยายน 2527
ปีงบประมาณ 2527 ได้รับงบประมาณก่อสร้างส้วมขนาด 4 ที่ เป็นเงิน 38,000 บาท สร้างแล้วเสร็จวันที่ 15 ตุลาคม 2527
ปี พ.ศ. 2532 คณะศิษย์เก่าและครูอาจารย์ได้จัดทำผ้าป่าสามัคคี หาทุนมอบให้โรงเรียนสร้างห้องสมุดเป็นเอกเทศชั้นเดียว จำนวนเงิน 85,000 บาท
ปี พ.ศ. 2533 ต่อเติมห้องสมุดอีก 1 ห้อง เป็นเงิน 25,000 บาท และได้เชิญ นายรังสรรค์ บัวจูม หัวหน้าการประถมศึกษาอำเภอกันทรารมย์มารับมอบเป็นทางการ และได้รับงบประมารณสร้างส้วมแบบ สปช. 601/26 จำนวน 2 ที่
ปี พ.ศ.2534 มูลนิธิ ได้บริจาคเงินจำนวน 8,800 บาท เพื่อจัดซื้อคุรุภัณฑ์ห้องสมุดโรงเรียน
ปี พ.ศ.2535 คณะผ้าป่าผู้มีจิตศรัทธาจากกรุงเทพ ฯ มอบเงินเป็นทุนในการปรับปรุงสนามโรงเรียนเป็นเงิน 46,490 บาท และนายถวิล ชาวศรี จากจังหวัดนนทบุรี มอบพระพุทธรูปปางลีลา เพื่อประดิษฐานหน้าอาคารเรียน 1 องค์ และพระบรมรูปรัชกาลที่ 5 ประทับยืน 1 องค์ มูลค่า 33,990 บาท
ปี พ.ศ. 2536 คณะศิษย์เก่า กรรมการศึกษาวัด ตลอดทั้งผู้ปกครองนักเรียน สนับสนุนเงินสร้างรั้วคอนกรีต ความยาว 140 เมตร มูลค่า 60,000 บาท
สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือร่วมกับชุมชน สร้างอาคารอนุบาล 1 ห้องเรียน งบประมาณ 100,000 บาท
ปี พ.ศ. 2540 จัดทำโรงเรียนให้เป็นปัจจุบันตามโครงการปฏิรูปการศึกษา ทาสีอาคารเรียน ศ.ก. 23 เทคอนกรีตพื้นอาคารเรียนชั้นล่าง 4 ห้อง เทคอนกรีตอาคารอเนกประสงค์ งบประมาณต้นสังกัด 80,000 บาท ชุมชนบริจาคมูลค่า 20,000 บาท
ปรับปรุงห้องเป็นห้องปฏิบัติการทางภาษาตามโครงการปฏิรูปการศึกษา จำนวน 1 ห้องเรียน งบประมาณต้นสังกัด 39,952 บาท
สร้างสนามวอลเลย์บอล โดยการบริจาคของคณะศิษย์เก่างบประมาณ 40,000 บาท
ปี พ.ศ. 2548 คณะครูและผู้ปกครองนักเรียน สนับสนุนเงินสร้างรั้วคอนกรีต ความยาว 55 เมตร มูลค่า 45,000 บาท
เดือน กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2549 นักศึกษาคณะรัฐประศาสนาศาสตร์ 4.10/2548 มหาวิทยาลัยราชภัฎอุบลราชธานี ได้ออกค่ายอาสาพัฒนาจัดสร้างศาลาพักผ่อนของนักเรียน มูลค่า 30,000 บาท
ปี พ.ศ. 2553 ซื้อที่ดินเพิ่มเติมจำนวน 2 งานและปรับสภาพของพื้นดินให้เหมาะสมสำหรับการใช้สอยและได้รับงบประมาณจากทางราชการในการสร้างรั้วโรงเรียนจำนวนเงิน 200,000 บาท
ปี พ.ศ. 2553 จัดสร้างรั้วโรงเรียนจากงบฯแปรญัติติ จำนวน 200,000 บาท
ปี พ.ศ. 2554 ได้จัดสร้างถนนคอนครีตภายในโรงเรียนจากงบฯแปรญัติติ จำนวน 100,000 บาท
ปี พ.ศ. 2555 จัดสร้างระบบประปาในโรงเรียน ซึ่งสนับสนุนโดยบริษัทกรุงเทพฯประกันชีวิต(มหาชน) จำนวน 38,890 บาท
ปี พ.ศ. 2555 จัดสร้างอาคารเรียนระดับอนุบาล จำนวน 2 ห้อง มูลค่า 500,000 บาท สนับสนุนโดยพระครูสุวรรณธรรมวิบูล คณะครู ผู้ปกครองและประชาชนในเขตบริการทั้ง 2 หมู่บ้าน
ปี พ.ศ. 2555 จัดสร้างซุ้มประตูโรงเรียน มูลค่า 40,000 บาท สนับสนุนโดยพระครูสุวรรณธรรมวิบูล นายทองคำ – นางสมมิตร ศรีโพธิ์
ปี พ.ศ. 2558 ได้รับจัดสรรงบประมาณปรับปรุงซ่อมแซมอาคารเรียนอาคารประกอบ จำนวน 1,273,000 บาท
ปี พ.ศ. 2559 ได้รับจัดสรรงบประมาณปรับปรุงซ่อมแซมและขยายเขตระบบไฟฟ้าภายในโรงเรียนงบประมาณ 465,280 บาท
ปี พ.ศ. 2560 ได้รับจัดสรรงบประมาณโครงการส่งเสริมผลผลิตเพื่ออาหารนักเรียนในโรงเรียนประถมศึกษา ปี 2560 กิจกรรมเลี้ยงไก่พันธุ์ไข่ โดยก่อสร้างโรงเรือนเลี้ยงไก่ด้วยงบประมาณ 45,000 บาท
ปี พ.ศ. 2562 ได้รับจัดสรรงบประมาณ ปีงบประมาณ 2562 จาก สพฐ. ก่อสร้างอาคารเรียน สปช.105/29 ปรับปรุง 2 ชั้น 4 ห้องเรียน(ชั้นล่างโล่ง) งบประมาณ 2,970,000 บาท
ปี พ.ศ. 2563 ก่อสร้างห้องน้ำ(อาคารเรียนหลังใหม่) โดยระดมทรัพยากรจากกิจกรรมผ้าป่าเพื่อการศึกษา งบประมาณ 350,000 บาท
ปี พ.ศ. 2563 ได้รับจัดสรรงบประมาณ ปีงบประมาณ 2563 งบลงทุน ค่าครุภัณฑ์ประจำห้องสมุด งบประมาณ 343,600 บาท