โรงเรียนท่าลี่วิทยา ตั้งอยู่เลขที่ 95 หมู่ 1 บ้านโนนสว่าง ตำบลท่าลี่ อำเภอท่าลี่ จังหวัดเลย มีเนื้อที่ทั้งหมด 43 ไร่ 2 งาน 23 ตารางวา สังกัดสำนักงานเขตพื้นที่การศึกษามัธยมศึกษา เขต 19 เปิดสอนตั้งแต่ระดับชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 ถึงระดับมัธยมศึกษาปีที่ 6 เป็นโรงเรียนแบบสหศึกษา เปิดทำการเรียนการสอนในระดับมัธยมศึกษาเป็นโรงเรียนแห่งที่ 12 ของจังหวัดเลย ได้เปิดทำการสอนครั้งแรกตั้งแต่ปี พ.ศ. 2515 โดยมีนายกองสิน สุขทองสา เป็นผู้บริหารคนแรก เปิดสอนระดับมัธยมศึกษาตอนต้น หลักสูตรพุทธศักราช 2503 และหลักสูตรพุทธศักราช 2521 ตามลำดับ ปีการศึกษา 2525 ได้เข้าโครงการโรงเรียนเพื่อพัฒนาชนบท (มพ.ช.) และสิ้นสุดโครงการในปี 2527 

ปีการศึกษา 2527 กรมสามัญศึกษาได้อนุมัติให้เปิดสอนระดับมัธยมศึกษาตอนปลาย ตามหลักสูตร พุทธศักราช 2524 และประกาศนียบัตรวิชาชีพ (วช.1) 

ปีการศึกษา 2531 กรมสามัญศึกษาได้มีคำสั่งแต่งตั้ง นายสุพล วุฒิเสน เป็นผู้บริหารแทน นายกองสิน สุขทองสา

ปีการศึกษา 2535 กรมสามัญศึกษาได้มีคำสั่งแต่งตั้ง นายสมิต บุดดา เป็นผู้บริหารแทนนายสุพล วุฒิเสน

ปีการศึกษา 2540 -2555 สำนักงานเขตพื้นที่การศึกษามัธยมศึกษา เขต 19 ได้มีคำสั่งแต่งตั้ง นายถวิล คนฉลาด เป็นผู้บริหารโดยดำรงตำแหน่งผู้อำนวยการโรงเรียน

ปีการศึกษา 2555-2556 สำนักงานเขตพื้นที่การศึกษามัธยมศึกษา เขต 19  นายบรรจง  ปัทมาลัย  เป็นผู้บริหารโดยดำรงตำแหน่งผู้อำนวยการโรงเรียนท่าลี่วิทยา

ปีการศึกษา 2557-2559 สำนักงานเขตพื้นที่การศึกษามัธยมศึกษา เขต 19  นายกิตติชัย กรวยทอง  เป็นผู้บริหารโดยดำรงตำแหน่งผู้อำนวยการโรงเรียนท่าลี่วิทยา 

ปีการศึกษา 2560 สำนักงานเขตพื้นที่การศึกษามัธยมศึกษา เขต 19  นายอุเทณร์ ขันติยู  เป็นผู้บริหารโดยดำรงตำแหน่งผู้อำนวยการโรงเรียนท่าลี่วิทยา 

ปีการศึกษา 2562-2563 สำนักงานเขตพื้นที่การศึกษามัธยมศึกษา เขต 19  นายระบอบ พลมุข  เป็นผู้บริหารโดยดำรงตำแหน่งผู้อำนวยการโรงเรียนท่าลี่วิทยา

ปีการศึกษา 2564-2565 สำนักงานเขตพื้นที่การศึกษามัธยมศึกษาเลย หนองบัวลำภู นายสุนทร แดนดี เป็นผู้บริหารโดยดำรงตำแหน่งผู้อำนวยการโรงเรียนท่าลี่วิทยา

ปีการศึกษา 2565 สำนักงานเขตพื้นที่การศึกษามัธยมศึกษาเลย หนองบัวลำภู นางเฉลิมพร ราศรีชัย เป็นผู้บริหารโดยดำรงตำแหน่งผู้อำนวยการโรงเรียนท่าลี่วิทยาคนปัจจุบัน