Το Δημοτικό Σχολείο Παλαιοκάτουνου Άρτας ιδρύθηκε το έτος 1902-1903. Το παρόν διδακτήριο ανηγέρθη το έτος 1926 με δαπάνες του Συνεταιρισμού Συνδιοκτησίας Βουργαρελίου.

Ο χώρος ανήκε στην Ιερά Μονή Μελατών και απαλλοτριώθηκε το έτος 1924. Τον Οκτώβριο του 1943 πυρπολήθηκε από τους Γερμανούς κατακτητές και καταστράφηκε.

Με την προσωπική εργασία των κατοίκων, με τη βοήθεια του Κράτους και με της ενέργειες του δάσκαλου Άγγελου Στεργίου επισκευάστηκε το έτος 1949 και λειτούργησε με 97 μαθητές.

Το Σχολικό έτος 2018-2019 λειτούργησε ως μονοθέσιο. Για το σχολικό έτος 2019-2020, η Περιφερειακή Διεύθυνση Πρωτοβάθμιας και Δευτεροβάθμιας Εκπαίδευσης Ηπείρου ενέκρινε την αναστολή λειτουργίας της σχολικής μονάδας, είτε λόγω έλλειψης μαθητικού δυναμικού είτε λόγω μη συμπλήρωσης του ελάχιστου απαιτούμενου μαθητικού δυναμικού και ύπαρξης δυνατότητας μεταφοράς του σε όμορες σχολικές μονάδες.