Das Gymnasion war auf zwei Ebenen errichtet. Die obere Terrasse umfasste den Xystos, eine überdachte Halle mit einer Breite von 7 m und einer Länge von 178,35 m, also genauso lang wie ein Pythisches Stadion. Hier trainierten die Athleten bei schlechtem Wetter im Laufen. Der Name leitet sich davon ab, dass der Boden regelmäßig abgeschabt werden musste, um ihn zu ebnen. Neuere Ausgrabungen haben den Xystos in seiner gesamten Länge freigelegt. Ursprünglich, im 4. Jahrhundert v. Chr., war er im dorischen Stil aus Porosstein errichtet. Später ersetzten die Römer jedoch die Säulenreihe der Fassade durch eine ionische Kolonnade aus Marmor. Parallel zum Xystos befand sich die Paradromis, eine eingeebnete Freiluftbahn von 6 m Breite für das Training der Laufwettbewerbe. Auf der unteren Terrasse lag die Palästra, die einen quadratischen Innenhof mit umlaufenden Säulenhallen umfasste, welche in verschiedene Räume unterteilt waren. Inschriften informieren über die Nutzung dieser Räume als Ballspielraum (Sphairisterion), Umkleideraum, Raum zum Bestäuben des Körpers (Konima) und wahrscheinlich auch als Heiligtum des Hermes oder des Herakles. Im Hof fanden die Übungen im Ringen und Faustkampf statt. Westlich der Palästra ist bis heute ein rundes Becken mit einem Durchmesser von 10 m und einer Tiefe von 1,80 m erhalten, das ein grundlegendes Element des griechischen Bades darstellt. Dahinter versorgte eine Reihe von Wasserhähnen 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. Dessen Hauptkirche (Katholikon), die über der Palästra errichtet worden war, wurde 1898 abgetragen, um die archäologischen 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.