大湖國小尚未設立前，學生必須長途跋涉制員山國校就學，經地方士紳大力爭取，政府始於民國四十二年九月設立員山國校大湖分校，當時僅開辦二班，並暫借員山國校上課；至民國四十三年九月遷至大湖集會所及暫借廟宇上課；至民國四十六年八月奉准獨立設校，校名為宜蘭縣員山鄉大湖國民學校，派劉名弼先生為首任校長；此時員山國校也將雙連埤分班撥歸本校。至民國五十七年實施九年國教，校名始更為宜蘭縣員山鄉大湖國民小學。民國八十二年八月雙連分班因人數過少而撤班。
本校目前國小部十一班，共二百多位學生，教職員工共25位，屬於小型學校。本校學區共包含湖東村、湖西村、湖北村及逸仙村四個村落，四村內也各自擁有社區發展協會及巡守隊，學區內產業以農業及觀光為主。學校目前正朝向以資訊及英文為學生能力導向發展，輔以閱讀習慣培養及落實品德教育，期許能成為鄉下的國際學校。
大湖國小即處於優美的天然環境中，三面環山，學校週邊500公尺內還有一條五十溪(宜蘭河上游)、一個湧泉湖(大湖)、百年老樹(雀榕)，還有稻田、果園及菜園等環境，學生從小就在如此豐富多元的自然環境中成長。除此之外本校學區內尚有雙連埤浮島生態、福山植物園等生態教育點，提供本校豐富的天然教材庫。
本校環境教育重點有落實校園資源回收、節約用水用電、綠色採購達成率、生態參訪及教學、校園綠美化等。節能部份本校已連續兩年用電度數下降而獲敘獎表揚，綠色採購部分則年年達99%，學校環保回收由高年級志工擔任確實執行，每年帶領老師參訪縣內外環境教育卓越學校（深坑國小、育才國小等），由家長及社區志工協助本校綠美化成 (提供盆栽、協助植栽)。
本校在環境教育中以擁有雙連埤生態教室較為特殊，生態教室原為本校雙連分校，經縣府改造後由本校代管，本校以租借生態環保團體為主，長期與荒野保護協會合作推展生態體驗教育，除本校曾刻意安排老師至生態教室學習，每年均會安排學生至生態教室校外教學，並且每年推薦弱勢學生參加荒野生態營隊。