数多くの卒業生を送り出し、独自のポジションを確立していた都立代々木高校ですが、2004年（平成16年）3月をもって閉校となりました。これほどの知名度がありながら廃校に至った決定的な理由は、東京都教育委員会が推進した「都立高校改革推進計画」にあります。
1990年代後半から2000年代初頭にかけて、少子化の急速な進行と産業構造の変化に伴い、従来の夜間定時制高校は生徒数の定員割れが目立つようになりました。これを受け、都は既存の定時制高校を大規模に統廃合し、不登校経験者や中途退学者を積極的に支援する新しいタイプの学校「チャレンジスクール」を設立する方針を打ち出しました。
都立代々木高校もその再編対象となり、東京都立烏山工業高校、東京都立明正高校（定時制）と統合される形で再編が決まりました。2000年度から新規生徒募集を停止し、在校生の卒業を待って2004年3月に半世紀以上にわたる歴史の幕を閉じました。校舎があった渋谷区初台の跡地は、その後地域の教育施設や複合施設等に活用されています。
