Seiring dengan bertambahnya jumlah peserta didik yang mendaftar di SMA Negeri Sungai Limau, pada tahun ajaran 2000/2001 diajukanlah pembuatan kelas filial (kelas jauh) dari SMA tersebut untuk menampung siswa yang berlebih yang berlokasi di Nagari Pilubang, desa sungai sirah. Kepanitiaan pembuatan kelas filial ini kemudian disetujui oleh Kepala Dinas Pendidikan dan Olahraga Kabupaten Padang Pariaman, Drs. Busnizar Raza pada tahun 2001 dengan menunjuk Mulyadi, SH sebagai ketua panitia.

Panitia pembangunan kelas filial ini akhirnya bias mendapatkan hibah tanah seluas 2,5 hektar dari keluarga martin di Nagari Pilubang, sehingga pada bulan agustus 2001 pembangunan SMA Negeri 2 Sungai Limau bias dimulai. Dana pembangunan SMA Negeri 2 Sungai Limau bersumber dari APBN dan dana sharing dari APBD Padang Pariaman Tahun Anggaran 2001/2002.

Pembangunan tahap 1 SMA Negeri  2 Sungai Limau terdiri dari bangunan kantor, pustaka, laboratorium dan ruangan kelas yang selesai pada Bulan Juni 2002. Pada bulan itu juga dilaksanakan pembelajaran di sekolah, dengan status kelas filial sampai tahun 2004. Pada Tahun 2004 sekolah ini baru berdiri sendiri dengan status negeri menjadi SMA Negeri2 Sungai Limau.

Setelah tahun 2004, pembangunan kembali dilanjutkan secara bertahap dengan menambah berbagai bangunan dan prasarana. Akan tetapi, gempa yang mengguncang wilayah sumatera barat pada 30 September 2009 memporak porandakan sebagian besar bangunan sekolah. Pasca gempa, bangunan sekolah kembali dibangun secara bertahap dengan menggunakan dana dari Japan International Cooperation Agency (JICA) sehingga bisa kembali melaksanakan pembelajaran pada tahun ajaran 2010/2011.