校址在台東縣延平鄉桃源村昇平路84號。
學校位在通往紅葉村的入口旁，校地面積0.647公頃。學區包括桃源村，下里、鹿鳴2個部落。桃源村（Pasikau）位於鹿野溪北岸，「Pasikau」卑南族語意指「竹子很多」。此地原為卑南族初鹿社傳統領域，後成為內本鹿（現鹿野溪流域區域）布農族人居住部落，地名因此沿用，族人大多屬郡群布農族。
「桃源國小」的前身為1938年（昭和13年）4月創設的「紅葉谷蕃童教育所パシカウ（北絲篙）分教場」。1941年（昭和16年）9月獨立設校為「パシカウ溪教育所」，1943年（昭和18年）裁撤。戰後1946年（民國35年）改為「紅葉國民學校桃源分班」。1947年（民國36年）4月奉准獨立為「桃源國民學校」。1968年（民國57年）實施九年國民教育，改名為「桃源國民小學」。
2017年（民國106年），依據《公立國民小學及國民中學委託私人辦理條例》（現為《公立高級中等以下學校委託私人辦理實驗教育條例》）委託財團法人誠致教育基金會辦理校務，轉型為KIST(KIPP Inspired School in Taiwan)實驗學校，為台東縣第一所公辦民營的實驗小學。2019年（108學年度）開啟部落小學課綱。本校為原住民重點學校。在2018年（107學年度），原住民學生76人，占總學生數94%，以布農族為主。
本校曾附設1個分校。1952年（民國41年）「紅葉國民學校」因學生人數減少，降為本校「紅葉分校」。1960年（民國49年）學生人數增加，其復校為「紅葉國校」。1985年（民國74年）3月設立自立幼稚園，1989年（民國78年）改為本校附設幼稚園。
戰前校長人數與姓名均不詳。戰後歷任校長共有15位：陳敏修、楊敏銘、宋連順、陳生才、林榮貞、簡焦桐、何杰、李榮春、楊緒德、余美花、胡榮典、古仁發、鄭漢文、林慧萍、劉冠暐。
據2024年（民國113年）統計，有學生人數93名，開設班數6班；幼兒園有學生人數16名，開設班數1班。全校教職人員16名。
【圖1】2024年（民國113年）桃源國小校門。（桃源國小提供）