Het gebouw bestaat uit een binnenplaats (23 x 26 m) die aan drie zijden wordt omgeven door zuilengalerijen van 3,5 tot 4 m breed, waarachter zich met opmerkelijke symmetrie ruime rechthoekige vertrekken bevinden. De hoofdingang van de palestra bevond zich waarschijnlijk aan de zuidzijde, die nog niet is onderzocht. In de 1e eeuw n.Chr. werd aan de noordzijde van de binnenplaats een koudwaterbassin voor de atleten aangelegd, met apsisvormige korte zijden. In dezelfde periode werden in het noordoostelijke en noordwestelijke deel van de palestra, in perfecte symmetrie, badvoorzieningen geïntegreerd die waarschijnlijk de oudere baden uit de klassieke tijd vervingen. Nauw verbonden met de gymnastiek als opvoedingssysteem en met het ideaal van de “kalos kagathos”, speelden de gymnasia een bepalende rol in de lichamelijke en geestelijke vorming van jongeren. Geleidelijk ontwikkelden zij zich tot belangrijke intellectuele centra. In de 4e eeuw v.Chr. werden in de gymnasia de eerste filosofische scholen opgericht – in wezen de eerste “universiteiten”: in het gebied van het Lyceum stichtte Aristoteles in 335 v.Chr. zijn school en gaf daar ongeveer twaalf jaar les, de meest productieve periode van zijn leven. De archeologische vindplaats van het Lyceum is een van de belangrijkste locaties in de geschiedenis van de menselijke geest. Het monumentale intellectuele werk van Aristoteles en zijn school bundelde alle filosofische en wetenschappelijke zoektochten van de antieke wereld en had een onschatbare invloed op de vorming van de christelijke patristische theologie. Gedurende achttien eeuwen, tot aan de Renaissance, werd Aristoteles beschouwd als de belichaming van menselijke wijsheid en als de onbetwiste autoriteit op vrijwel elk kennisgebied. De palestra van het Lyceum werd in 1996 blootgelegd.