O Senai surgia no Espírito Santo em 25 de março de 1952. A primeira escola funcionou em um galpão cedido pela CVRD (hoje Vale). A Escola de Aprendizagem Pedro Nolasco funcionava em Cariacica com cursos de marcenaria e mecânica. Depois, o Senai incorporou a Escola Ferroviária João Neiva. Nessa época, a indústria capixaba estava voltada para o modal ferroviário e necessitava, principalmente, de mão de obra para a manutenção da Estrada de Ferro Vitória a Minas. Em 1955, o Senai ES se transformou em Delegacia Regional, subordinado ao Departamento Regional. 

Em 25 de maio de 1964, em Vitória, foi inaugurado o centro de formação profissional Jerônimo Monteiro, com equipamentos modernos e grande disputa de vagas. Já em 1970 esta área construída foi ampliada de 5.163 para 11.786 metros quadrados.  

Também a partir de 1970, foram construídos os centros de formação profissional de Cachoeiro de Itapemirim e de Linhares. Já em 1971, foi inaugurado o edifício sede da administração central do Departamento Regional do Senai ES.  

Em seguida, em 1986, foram criados os centros na área de Serra, em Colatina e Vila Velha. Já em 1987, inaugurou-se o centro técnico de instrumentação industrial Ariovaldo Fontes, em Vitória, com 956 candidatos concorrendo a 32 vagas para técnicos de instrumentação.  

A partir da década de 80, e com a consolidação de parcerias com grandes empresas e o poder público, o Senai expande sua atuação para além da indústria extrativa e começa a oferecer soluções em diversos setores da indústria capixaba. 

Além das escolas na Grande Vitória e interior, para aumentar a capilaridade e promover o acesso às soluções e tecnologias oferecidas pelo Senai, a instituição investe em unidades móveis com equipamentos de ponta e preparadas para atender a diversos setores industriais, como a unidade móvel frigorífica e a escola móvel de mecânica veicular. 

A atuação do Senai alcança todo o estado, especialmente em função de suas ações móveis, e 18 (dezoito) áreas industriais: Alimentos e Bebidas, Automotiva, Automação, Construção Civil, Couro e Calçado, Gestão, Gráfica, Metalmecânica, Eletroeletrônica, Refrigeração e Climatização, Tecnologia da Informação, Madeira e Mobiliário, Meio Ambiente, Minerais não-metálicos, Petróleo e Gás, Polímeros, Segurança no Trabalho e Têxtil e Vestuário. 

Ao longo de sua trajetória no Espírito Santo, o Senai matriculou mais de 1,5 mi de alunos em seus cursos/programas de Iniciação Profissional, Qualificação Profissional, Habilitação Técnica, Aperfeiçoamento Profissional e no Programa de Aprendizagem Industrial. 

A partir de 2010, o Senai começa a oferecer consultorias em eficiência energética para as empresas e, em 2017 cria a diretoria de Inovação, Tecnologia e Produtividade, que oferece serviços nestas áreas para as empresas capixabas. 

Em 2019, foi inaugurado o hub de inovação – Findeslab, uma iniciativa conjunta do Senai e da Findes. Já em 2020, foi inaugurado o novo espaço do Instituto Senai de Tecnologia, no Senai Vitória. 

Também em 2020, os cursos técnicos do Senai passaram a contar com um novo formato: EaD com prática. Na habilitação técnica, os cursos têm 80% da carga on-line e 20% presencial. 

Em 2020, o Senai ganhou uma Academia de Segurança Cibernético. Os equipamentos e sistemas disponibilizados nas unidades do Senai formam um ambiente seguro para realização de competições cibernéticas, palestras, consultorias e cursos. 

Para 2021, o Senai ES fechou uma parceria com o Governo do Estado para oferecer cursos técnicos gratuitos à alunos da rede pública estadual. O programa de qualificação profissional faz parte do Plano Espírito Santo – Convivência Consciente, que prevê a criação de 100 mil empregos nos próximos anos. 

A missão do Senai, desde a criação, é o de qualificar pessoas, tornando-as profissionais capacitados para trabalhar no setor industrial. E com mais de meio século de existência, o Senai ES mantém seu foco principal de atuação em educação profissional, para atender às demandas do setor, prestando também consultoria, serviços técnicos especializados e inovação tecnológica.  

A partir de então, o Senai mostra resultados que demonstram o equilíbrio entre o bom desempenho e o estabelecimento das metas, atentando para a demanda sempre crescente. Além de oferecer programas de grande visibilidade e importância para a indústria capixaba.