Tổ chức Đoàn thanh niên là một bộ phận không thể thiếu trong trường THPT. Với tinh thần tình nguyện, sự nỗ lực và quyết tâm cao của Đoàn viên học sinh trong nhà trường, hoạt động của Đoàn trường THPT Nguyễn Đình Chiểu từng bước được củng cố và nâng cao, thể hiện tính năng động, sáng tạo, dám nghĩ dám làm trong việc tổ chức, thực hiện và tham gia các hoạt động, phong trào của nhà trường và của lãnh đạo các cấp.
Đoàn TNCS Hồ Chí Minh trường THPT Nguyễn Đình Chiểu (gọi tắt là Đoàn trường THPT Nguyễn Đình Chiểu), với vai trò tổ chức chính trị – xã hội của đoàn viên, thanh niên được thành lập và trưởng thành cùng với sự thành lập trường THPT Nguyễn Đình Chiểu. Qua từng giai đoạn, mỗi bước chuyển mình với biết bao khó khăn, thử thách, Đoàn trường luôn là cánh tay đắc lực trong việc thực hiện nhiệm vụ tập hợp, tổ chức, giáo dục và rèn luyện lý tưởng cộng sản cho thanh niên nhà trường.
Trong giai đoạn đầu mới thành lập trường, số lượng học sinh ít và trong điều kiện nhiều khó khăn nên công tác đoàn còn gặp nhiều hạn chế và chưa đạt được nhiều thành tựu lớn. Tuy nhiên, hiện nay số đoàn viên thanh niên ngày càng tăng nên công tác đoàn và phong trào thanh niên được quan tâm và phát triển. Qua nhiều năm phát triển và trưởng thành cùng với nhà trường, Đoàn trường THPT Nguyễn Đình Chiểu đã không ngừng lớn mạnh. Trong những năm gần đây, Đoàn trường có 01 Chi đoàn giáo viên và 29 Chi đoàn lớp với số lượng đoàn viên hàng năm với gần 1000 đồng chí.
Đoàn TNCS Hồ Chí Minh trường THPT Nguyễn Đình Chiểu là đoàn cơ sở hoạt động dưới sự chỉ đạo của Thành đoàn Thủ Dầu Một và Đảng bộ Nhà trường. Trong mỗi giai đoạn, Đoàn trường luôn bám sát thực tiễn, nhiệm vụ chính trị của Nhà trường và Đoàn cấp trên để hoàn thành xuất sắc nhiệm vụ. Cùng với quá trình vận động và phát triển của Nhà trường, Đoàn trường không ngừng trưởng thành và đã có những đóng góp quan trọng cho công tác Đoàn và phong trào thanh niên của Thành phố Thủ Dầu Một và đặc biệt đối với quá trình xây dựng, phát triển Nhà trường về mọi mặt. Đoàn TNCS Hồ Chí Minh trường THPT Nguyễn Đình Chiểu là đội dự bị tin cậy của Đảng, là nòng cốt trong mọi hoạt động của đoàn viên, thanh niên, thể hiện lòng quyết tâm của tuổi trẻ trên con đường đổi mới, xây dựng và phát triển, góp phần thực hiện thắng lợi sự nghiệp giáo dục, thực hiện thành công chiến lược phát triển của Nhà trường.
Đoàn trường có nhiệm vụ tổ chức các hoạt động, tạo môi trường giáo dục, rèn luyện đoàn viên, thanh niên trong trường nhằm góp phần thực hiện các nhiệm vụ chính trị, kinh tế, văn hoá – xã hội, quốc phòng, an ninh của địa phương, đơn vị. Phối hợp với chính quyền, các đoàn thể và các tổ chức kinh tế – xã hội làm tốt công tác thanh niên, chăm lo xây dựng Đoàn, tích cực xây dựng cơ sở Đoàn, CLB ở trường, tham gia xây dựng, bảo vệ Đảng và chính quyền.
Trong suốt những năm qua, ở từng mặt công tác, Đoàn trường đã xây dựng được những hoạt động thường xuyên, liên tục, mang tính truyền thống của trường. Công tác Đoàn và phong trào học sinh trong nhà trường đã từng bước đổi mới nội dung, phương thức hoạt động để đáp ứng nhiệm vụ phát triển đất nước, phù hợp với sự phát triển nhận thức của học sinh. Đoàn trường thường xuyên nhận được sự quan tâm lãnh chỉ đạo của Chi bộ, của Đoàn cấp trên, sự quan tâm tạo điều kiện của lãnh đạo nhà trường, sự phối hợp của các tổ chức đoàn thể, các tổ bộ môn, của giáo viên chủ nhiệm và đặc biệt là lòng nhiệt tình, sự sáng tạo trong hoạt động của các thế hệ cán bộ Đoàn và sự đóng góp công sức của toàn thể Đoàn viên học sinh nhà trường. Do đó, trong suốt quá trình hoạt động, Đoàn trường THPT Nguyễn Đình Chiểu được Thành Đoàn tặng nhiều danh hiệu vững mạnh, giấy khen là đơn vị có thành tích xuất sắc trong công tác Đoàn và phong trào thanh thiếu niên. Các đồng chí Bí thư Đoàn trường, Phó Bí thư, Ủy viên Ban chấp hành qua các nhiệm kỳ cũng đều được Thành Đoàn khen với thành tích xuất sắc trong công tác Đoàn và Phong trào thanh niên qua các năm học. Hàng năm, BCH Đoàn đều giới thiệu được những Đoàn viên ưu tú để chi bộ Đảng xem xét kết nạp.
Tiếp nối truyền thống vẻ vang của lớp Đoàn viên đi trước, những thế hệ Đoàn viên của trường THPT Nguyễn Đình Chiểu hôm nay không ngừng học tập, rèn luyện, tích cực tham gia mọi hoạt động, phong trào, góp phần hoàn thành nhiệm vụ giáo dục toàn diện trong nhà trường và lập nhiều thành tích xuất sắc để góp phần xây dựng Đoàn vững mạnh.