โรงเรียนบ้านห้วยทราย จัดตั้งขึ้นเมื่อปี พ.ศ. 2468 โดยราษฎร 3 หมู่บ้าน ประกอบด้วย บ้านเนินกว้าว บ้านห้วยทราย และ บ้านชำผักหนาม ตำบลทุ่งยั้ง อำเภอลับแล ได้ร่วมกันก่อตั้งโรงเรียนขึ้น โดยมีนายก้อน พรมคำ ยกที่ดินจำนวน 6 ไร่ และราษฎรทั้ง 3 หมู่บ้าน ร่วมกันสละเงิน วัสดุ และแรงงาน มีนายสุข อุ่นใจ เป็นครูใหญ่คนแรก
พ.ศ. 2489 นายเกลียว โภชน์อุดม มาดำรงตำแหน่งครูใหญ่ พบปัญหาว่าที่ตั้งเดิมของโรงเรียนบ้านห้วยทราย ประสบปัญหาน้ำท่วมขังบ่อย ประกอบกับได้มีนายสี แก้วสุข และ นายเปี้ยว จันทร์คำ ยกที่ดินบริเวณบ้านเนินกว้าว จำนวน 6 ไร่ เพื่อก่อสร้างโรงเรียนแห่งใหม่ ห่างจากที่เดิมประมาณ 2 กิโลเมตร และได้ร่วมกับราษฎรสร้างอาคารเรียนแบบชั่วคราว ห้องโล่ง เปิดสอนถึงชั้นประถมศึกษาปีที่ 4
พ.ศ. 2490 นายไพโรจน์ สุขเกษม มาดำรงตำแหน่งครูใหญ่ ได้สร้างอาคารชั่วคราวกั้น 2 ห้องเรียน ฝาไม้มุงด้วยหญ้าคา จำนวน 1 หลัง
พ.ศ. 2498 ได้รับงบประมาณจากระทรวงศึกษาธิการ เป็นเงิน 20,000 บาท เพื่อทำการซ่อมแซมอาคารเรียน โดยซ่อมฝ้าเพดาน ซ่อมพื้น และเปลี่ยนหลังคาสังกะสี
พ.ศ. 2514 นายบู้ แว่นวิชัย มาปฏิบัติราชการแทนครูใหญ่ได้รับงบประมาณ จากองค์การบริหารส่วนจังหวัดอุตรดิตถ์สร้างอาคารเรียนแบบ ป1ฉ ขนาด 4 ห้องเรียน จำนวน 1 หลัง
พ.ศ. 2517 นายสนิท หลั่งศิริ มาดำรงตำแหน่งครูใหญ่ได้รับงบประมาณจากองค์การบริหารส่วนจังหวัดอุตรดิตถ์ และประชาชนสมทบทุนร่วมกับกรมอนามัยสร้างถึงน้ำประปาโรงเรียน จำนวน 1 หลัง
พ.ศ. 2520 ได้รับงบประมาณจากองค์การบริหารส่วนจังหวัดอุตรดิตถ์ สร้างอาคารแบบ ป1ฉ ขนาด 2 ห้องเรียน จำนวน 1 หลัง และได้รับงบประมาณจากองค์การบริหารส่วนจังหวัดอุตรดิตถ์ สร้างบ้านพักครู จำนวน 1 หลัง
พ.ศ. 2523 ได้รับงบประมาณจากองค์การบริหารส่วนจังหวัดอุตรดิตถ์ สร้างโรงฝึกงานจำนวน 1 หลัง
พ.ศ. 2529 นายทรัพย์ อยู่ยิ้ม มาดำรงตำแหน่งครูใหญ่ได้ร่วมกับราษฎร จัดหาเครื่องขยายเสียง เสาติดลำโพง กลองพาเรดและเทพื้นคอนกรีตเสริมเหล็กหอประชุม
พ.ศ. 2531 นายสวัสดิ์ ใจใหญ่ มาดำรงตำแหน่งครูใหญ่
พ.ศ. 2534 โรงเรียนอนุญาตให้ใช้สถานที่สร้างประปาหมู่บ้านเนินกว้าวเพื่อให้ประชาชนได้มีน้ำดื่ม น้ำใช้ น้ำดื่มที่ถูกสุขลักษณะ
พ.ศ. 2536 ได้เปลี่ยนหลังคาสังกะสี หลังคาหอประชุมครึีงหลังพร้อทั้งซ่อมบันไดอาคารเรียน
พ.ศ. 2538 ได้รับงบประมาณ สำนักงานประถมศึกษาธิการจังหวัดอุตรดิตถ์ สร้างส้วม 2 ที่นั่ง จำนวน 1 หลัง และคณะครูได้ก่อเติมห้องผู้บริหารสถานศึกษาา
พ.ศ. 2540 นายสงวนศักดิ์ รัตโน มาดำรงตำแหน่งครูใหญ่
พ.ศ. 2541 ได้รับงบประมาณ ซ่อมแซมอาคารอเนกประสงค์ งบประมาณ 18,000 บาท
พ.ศ. 2545 นายสมชาย รอดเกลี้ยง มาดำรงตำแหน่งอาจารย์ใหญ่
พ.ศ. 2547 ได้สร้างหอประชุมเอนกประสงค์ประสงค์ โดยได้รับงบประมาณจากการทอดผ้าป่าสามัคคี 3 ปี ต่อมา องค์การบริหารส่วนจังหวัดอุตรดิตถ์ ได้สมทบงบประมาณเพิ่มเติมอีกเป็นเงิน 136,000 บาท และสำนักงานเขตพื้นที่การศึกษาประถมศึกษาอุตรดิตถ์ เขต 1 ให้งบประมาณติดตั้งไฟฟ้าภายในห้องประชุม 99,900 บาท
พ.ศ. 2550 นายเกียรติศักดิ์ จันแจ มาดำรงตำแหน่ง ผู้อำนวยการโรงเรียน และ ได้รับงบประมาณซ่อมบันไดอาคารเรียน และเปลี่ยนหลังคาสังกะสีอาคารเรียน
พ..ศ 2553 นายมานะ แย้งจันทร์ มาดำรงตำแหน่งผู้อำนวยการโรงเรียน และได้งบประมาณแปรญัติของสมาชิกสภาผู้แทนราษฎร จำนวนเงิน 100,000 บาท ทาสีอาคารเรียนทั้งภายนอกและภายในอาคารเรียน
พ.ศ. 2555 ได้รับงบประมาณแปรญัติของสมาชิกสภาผู้แทนราษฎร จำนวนเงิน 50,000 บาท ปรับปรุงหอประชุมโดยการปูกระเบื้องเคลือบ
พ.ศ. 2562 นายศุภณัฐ อ้นน่วม มาดำรงตำแหน่งผู้อำนวยการโรงเรียน
พ.ศ. 2565 นางสาวพุทธรักษ์ จันทร์เจียม มาดำรงตำแหน่งผู้อำนวยการโรงเรียน
พ.ศ. 2567 นางสาวชรินทร์รัตน์ จันทร์เกษร รักการในตำแหน่งผู้อำนวยการโรงเรียน
พ.ศ. 2568 นายโสภณ สีหะอำไพ มาดำรงตำแหน่งผู้อำนวยการโรงเรียน
ปัจจุบัน มีอาคารเรียน ป1ฉ ขนาด 5 ห้องเรียน 1 หลัง อาคารเรียน ป1ฉ ขนาด 1 ห้องเรียน 2 หลัง บ้านพักครู 1 หลัง อาคารเอนกประสงค์ (โรงอาหาร) 1 หลัง อาคารเอนกประสงค์ (ห้องประชุม) 1 หลัง อาคารเอนกประสงค์ (ห้องเรียนอนุบาล) 1 หลัง ห้องน้ำนักเรียน 2 หลัง
เปิดทำการเรียนการสอนตั้งแต่ระดับชั้นอนุบาล 2 ถึงประถมศึกษาปีที่ 6 ปีการศึกษา 2568 (ข้อมูล 1 มิ.ย. 68) มีนักเรียนทั้งหมด 43 คน ข้าราชการครู 3 คน ข้าราชการครู (ช่วยราชการ) 1 คน พนักงานราชการ 1 คน ครูจ้างเหมาบริการ (จ้างด้วยเงินรายได้สถานศึกษา) 2 คน จ้างเหมาบริการตำแหน่งนักการฯ 1 คน จ้างเหมาบริการธุรการโรงเรียน 1 คน