Будівля колишньої гімназії цегляна, двоповерхова, за стилем належить до пізнього класицизму. Керував будівельними роботами архітектор, професор Київського університету Франц Мехович. Будівля, незважаючи на деякі зміни, зберегла свій первісний вигляд, її особливістю є оригінальний орнамент на фасаді. У різний час на ній установлені меморіальні дошки відомим учням і викладачам гімназії: Марку Вовчку (у навчальному закладі також діє музей української письменниці), Миколі Трублаїні, Опанасу Марковичу, Івану Сошенко, Григорію Мачтету. Свою історію гімназія починає з училища для хлопчиків бідних дворян, організованого Вінсентом Потоцьким у 1785 році. У 1838 році його перетворили в чоловічу гімназію, пізніше була відкрита і жіноча в окремому корпусі. Також до складу гімназії увійшли госпіталь, квартира для інспектора, народне училище, школа для дітей. За радянських часів у корпусах гімназії розміщувалися російська школа, дитяча виправна колонія, педагогічний технікум.