Il consiglio direttivo della Scuola operaia si insediò il 10 ottobre 1910 e, con avvisi pubblici ed una campagna di stampa, si chiese ai giovani di iscriversi entro il 20 novembre.
Il 21 novembre 1909, per l'inaugurazione ufficiale nel palazzo municipale, giunse da Terni il prof. Virgilio Alterocca.
Il primo anno gli allievi frequentanti i corsi serali furono 46 su 55 iscritti, suddivisi in due classi. Si insegnavano disegno e cultura generale. Nel secondo anno le classi furono tre e i promossi furono 51 su 66. Con il terzo anno si completò il corso triennale e furono introdotte la tecnologia e meccanica e la plastica.
Intanto la sede fu trasferita al pianterreno della Scuola tecnica, nell'ex Convento di Sant'Antonio.
Nel 1913 la Scuola si dotò di un regolamento interno contenente anche le norme disciplinari per gli allievi.
Il 1° novembre 1916 le congregazioni di carità di Città di Castello e San Giustino, dopo un accordo in merito alla disputa sorta per motivi pratici, tra i quali la localizzazione della sede, assunsero l'amministrazione del patrimonio Bufalini e la Scuola operaia poté allora usufruire delle rendite dell'eredità suddetta. Con una delibera del 26 febbraio 1920 le due congregazioni stabilirono in lire 12.000 annue il contributo del patrimonio Bufalini per il finanziamento della Scuola, ponendo come condizione la loro rappresentanza nel consiglio direttivo e l'istituzione di una sezione distaccata a San Giustino. Nel corso dell'anno, poi, le congregazioni subentrarono nell'amministrazione della Scuola, imponendole il nome Officina operaia Giovanni Ottavio Bufalini.
Nell'anno scolastico 1920-1921 la Scuola aveva un corso serale "normale" per allievi operai di città, un corso diurno per allievi operai delle frazioni rurali e di San Giustino, un corso facoltativo serale per operai adulti ed ex combattenti prevalentemente pratico, un corso diurno preparatorio di San Giustino con insegnamento esclusivo del disegno.
Nella riunione del giorno 8 dicembre 1926 le due congregazioni di carità di Città di Castello e di San Giustino approvarono lo statuto composto di dodici articoli che fu definitivamente varato con il r.d. 24 aprile 1927, che prevedeva l'erezione in ente morale della Officina e la sua trasformazione in opera pia con amministrazione autonoma tramite un consiglio di amministrazione di cinque membri, 3 eletti dal Comune di Città di Castello e 2 dal Comune di San Giustino. Il primo consiglio di amministrazione si insediò il 29 ottobre 1927 e ne divenne presidente Dario Nicasi Dari, che rimase in carica fino al 1941.
Le trasformazioni statutarie non mutarono il volto della Scuola, anche se, durante questo lungo periodo, l'ente ebbe grosse difficoltà finanziarie, rischiando di vanificare i successi raggiunti nella formazione professionale e in campo sociale.
Nel 1932 si paventò addirittura la chiusura; si procedette limitando le spese e riducendo il personale insegnante e i corsi.
Dopo il grave bombardamento del 14 maggio 1944, si arrivò alla sospensione delle lezioni, che furono faticosamente riprese all'inizio del nuovo anno scolastico e di nuovo interrotte da dicembre 1944 a marzo 1945.
Da gennaio 1945 a giugno 1949 l'Opera pia ebbe un nuovo presidente, Elio Nicasi.
L'attività della Scuola riprese e il numero degli iscritti tornò a salire. Dal 6 ottobre 1948 divenne agibile la nuova sede in via San Bartolomeo.
A giugno 1949, fino alla sua morte avvenuta nell'agosto 1952, fu richiamato alla presidenza il fondatore della Scuola, Giulio Pierangeli.
Successivamente il prefetto nominò un commissario, Sante Meocci, che svolse tale ruolo fino al 1954, quando si ricostituì il consiglio di amministrazione guidato dal maestro Luigi Angelini.
Tra il 1954 e il 1955 il direttore Luigi Castori riuscì ad inserire la Scuola operaia nella rete dei centri di addestramento professionale sovvenzionati dallo Stato, permettendo all'ente di uscire dal perenne stato di precarietà e di rafforzare ed estendere le attività. Tale svolta implicò una gestione diretta dei corsi normali di perfezionamento, subordinata alle direttive del Ministero del lavoro e della previdenza sociale e il cambiamento della denominazione nel nome attuale.
La presidenza Angelini si concluse nel novembre 1956. Per alcuni mesi l'amministrazione fu affidata ad un commissario prefettizio, Domenico Gasparri, fino all'insediamento del nuovo consiglio nell'aprile 1957 e alla nomina a presidente di Bruno Baldicchi, che rimase in carica fino al 1965, sostituito da Umberto Decenti.
Per valorizzare la sede di San Giustino nel 1962 vi si istituì un Centro artigiano di specializzazione nella produzione del mobile artistico, attività sospesa dopo soli due anni.
Intanto gli iscritti aumentavano e lievitavano anche le attività assistenziali e sociali, anche se, a partire dall'anno scolastico 1964-1965, il Ministero del lavoro impose una durata biennale, non più triennale dei corsi.
Nel frattempo, con il pensionamento degli istruttori "storici", si avviò anche un graduale rinnovamento degli insegnanti di laboratorio; lo stesso direttore, Luigi Castori, maturò l'età della pensione, lasciando dapprima il coordinamento delle attività didattiche a Mario Cerrini e, dall'agosto del 1969, il ruolo di direttore del Centro a Olivo Ganganelli.
Nel 1972 il Ministero del lavoro delegò alle regioni la funzione di approvazione e finanziamento dei corsi di formazione professionale e la Regione Umbria la assunse con legge n. 20 del 18 agosto 1972.
Il 10 settembre 1973 l'Opera pia rinnovò il consiglio di amministrazione; ne divenne presidente Giuliano Giombini, che rimase in carica fino al 1993. Direttore della Scuola, dal 1974, fu Giuseppe Gonzales.
Significativo, in questi anni, fu il progetto sperimentale "Alternanza scuola-lavoro", avviato nel 1977 d'intesa con la Regione Umbria.
Il 1° gennaio 1985 il personale della Bufalini entrò a far parte dei ruoli regionali.
Dal 1986 il numero degli allievi diplomati diminuì costantemente.
Con legge n. 142 dell'8 giugno 1990, l'approvazione e il finanziamento dei corsi di formazione professionale furono trasferiti dalla Regione alla Provincia, subentrata nella funzione dal 1° gennaio 1992. In quello stesso periodo venne rinnovato il consiglio di amministrazione dell'Opera pia: presidente divenne Ettore Mencacci che, per motivi di salute, delegò Claudio Pulci.
La Scuola stava vivendo un periodo di crisi e nel 1992 funzionava soltanto un corso biennale per meccanici ed uno per operatori in ambiente CAD.
Nel settembre 1993 presidente del consiglio di amministrazione divenne Massimo Biagioni e con lui fu avviata una nuova fase di rilancio della Scuola, allargando l'offerta formativa e costruendo una fitta rete di collaborazioni con istituzioni, enti, imprese e associazioni locali.
Nel 1996 a Biagioni subentrò Mauro Farfallini, quando ormai la ripresa dell'istituto era chiaramente visibile.
Dalla fine degli anni Novanta ad oggi, la Scuola ha ulteriormente ampliato la propria offerta formativa e ha migliorato le proprie strutture, dotandosi, dal 2002, di una sala multimediale "Officina della lana" moderna e multifunzionale.
L'ente risulta ancora tra le "istituzioni pubbliche di assistenza e beneficenza attive in Umbria", censite dagli uffici regionali alla data del 31 marzo 2006.