Das Gymnasion war auf zwei Ebenen errichtet. Die obere Terrasse umfasste den Xystos, eine überdachte Säulenhalle von 7 m Breite und 178,35 m Länge, also genau der Länge eines pythischen Stadions entsprechend. Hier trainierten die Athleten bei schlechtem Wetter im Laufen. Er wurde so genannt, weil sein Boden regelmäßig abgeschabt werden musste, um ihn eben zu halten. Neuere Ausgrabungen haben den Xystos auf seiner gesamten Länge freigelegt. Ursprünglich, im 4. Jahrhundert v. Chr., war er dorischer Ordnung und aus Porosstein errichtet; später ersetzten die Römer jedoch die Säulenreihe der Fassade durch eine ionische Marmorkolonnade. Parallel zum Xystos verlief die Paradromis, eine eingeebnete Freiluftbahn von 6 m Breite für das Training der Laufwettbewerbe. Auf der unteren Terrasse befand sich die Palästra mit einem quadratischen Innenhof, der von Säulenhallen umgeben und in Räume unterteilt war. Inschriften informieren über die Nutzung dieser Räume als Ballspielraum (Sphairisterion), Umkleideraum, Raum zum Einreiben mit Staub (Konima) und möglicherweise auch als Heiligtum des Hermes oder Herakles. Im Hof trainierten die Athleten Ringen und Faustkampf. Westlich der Palästra ist noch heute ein Rundbecken mit einem Durchmesser von 10 m und einer Tiefe von 1,80 m erhalten, das ein wesentliches Element des griechischen Bades darstellt. Dahinter versorgte eine Reihe von Wasserauslässen zehn miteinander verbundene Steinbecken mit Wasser aus der Kastalia-Quelle. Es handelte sich um die Waschbecken der Athleten. Noch weiter westlich wurde im Jahr 120 n. Chr. ein Balaneion beziehungsweise römische Thermen für warme Bäder errichtet. Einige Jahrhunderte später wurde das Gebiet des Gymnasions von einem byzantinischen Kloster eingenommen. Seine Hauptkirche (Katholikon), die über der Palästra errichtet worden war, wurde 1898 abgerissen, um die Ausgrabungen durchführen zu können. Auf einer der klassischen Säulen, die im Kloster wiederverwendet worden war, ritzte Lord Byron seinen Namen ein, als er Delphi besuchte.