中西书院取得了成功，申请人数超过预期，且学生无一例外来自上海或者全国各地最好的家庭。中西书院后，林乐知将目光投向了中国的妇女人群，中国妇女在三从四德的伦理道德压迫下，有着强烈改变命运的意愿，他认为应当办一所吸收上层阶级女儿的高级女子中学。
抗战期间学员参与救护
林乐知找到了劳拉·阿思科·海淑德（Laura Askew Haygood）,海淑德受过良好教育，曾任美国阿特兰大女子高级中学校长，林乐知相信海淑德是担任女学校长的不二人选。1892年3月17日，在美国妇女传道部和美国基督教南方卫理公会的支持下，中西女塾正式开学。学校英文名“Mc Tyeire School”是为了纪念南方卫理公会墨梯（McTyeire）主教。
中西女塾按照美国中学的教学要求严格治校，设置的课程有英文、国文、数学、科学、地理、历史、宗教、家政等，学校早期所用课本，除了国文课本外，其他都是美国国内的中学原版英文教材。中西女塾延续了中西学院的成功，源源不断地有中国家长愿意付费让自己的女儿进来读书。不到2年时间，中西女塾校舍容纳的学生量已经达到极限，并于1917年搬迁至占地面积更大的新校址。
1931年“九一八”事变爆发，举国震惊，已改名为“中西女中”的中西女塾开设了急救包扎、看护伤员培训，在1931年上海“一·二八”淞沪抗战中，受过培训的中西女中高中部许多学生参加了上海妇女救护伤病医院救护伤员的工作。珍珠港事件发生后，日本宪兵开始占用中西女中，将其作为伤兵疗养院，1943年2月，美、英籍教师都被迫进入集中营。在抗战的艰难岁月中，中西女中在中国教师的带领下，依然维持着教学。
1950年7月，美国基督教卫理工会华特主教建议全体传教士离开中国，因为从1951年起中国将完全收回教育主权，学校将不再聘用外籍教师。1950年底，中西女中外籍教师陆续离校回国。而后中西女中扩大了招生，并出现了免费学生，初中一年级新生教材全部采用政府颁发的新教材，宗教课完全取消，代之以政治思想教育，成立了少年儿童队组织。
1952年7月5日，中西女中和圣玛丽亚女中合并，成为上海市第三女子中学。中西女中的历史到此结束了，上海市第三女子中学传承了中西的传统，在培养女子人才的路上前进。
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