Τα γυμνάσια στην κλασική αρχαιότητα ήταν τόποι άθλησης των νέων και των ανδρών. Η μαζική και συστηματική προσέλευση τα κατέστησε επίσης τόπους κοινωνικής συναναστροφής. Στην Αθήνα, τα τρία μεγάλα γυμνάσια, του Κυνοσάργους, της Ακαδημίας και του Λυκείου εξελίχθηκαν σε κέντρα παιδείας και φιλοσοφικών συζητήσεων.

Στις αρχαϊκές ελληνικές κοινωνίες, η άθληση και η άμιλλα των επιφανών πολεμιστών αποτελούσαν βασικό κομμάτι της πολιτισμένης ζωής. Συνδεδεμένες με την απόδοση τιμών στους νεκρούς και τη λατρεία των θεών συμπλήρωναν την εκπαίδευση στα όπλα και τη συμμετοχή στις πολεμικές αναμετρήσεις. Οι τόποι που διαμορφώθηκαν σε κάθε πόλη για διαρκή άσκηση και επίδειξη ονομάστηκαν κάποια στιγμή γυμνάσια, επειδή επιβλήθηκε η γενικευμένη γυμνότητα των αθλητών – με αποτέλεσμα την απαγόρευση εισόδου στις γυναίκες. Λίγα ξέρουμε για τα παλαιότερα ελληνικά γυμνάσια. Ακόμα και στους κλασικούς χρόνους, τα περισσότερα ενδέχεται να ήταν περίκλειστοι χώροι, χωρίς ιδιαίτερες εγκαταστάσεις. Μια πηγή και μια σκιά δένδρων για ξεκούραση, φαίνεται ότι συχνά επαρκούσαν. Δεδομένη θα πρέπει να θεωρηθεί και η ύπαρξη κάποιου τόπου λατρείας, π.χ. ένας απλός βωμός. Πολλά γυμνάσια ωστόσο άρχισαν να αποκτούν και έναν στεγασμένο χώρο που λεγόταν ξυστός (από τη στιλπνότητα του δαπέδου) με σύνηθες μήκος ένα στάδιο. Επίσης μια παλαίστρα, όπου οι αθλητές εκπαιδεύονταν και συναγωνίζονταν στο παγκράτιον και άλλες μορφές πάλης. Οι πρώτοι αθλητές κατάγονταν από αριστοκρατικές οικογένειες. Καθώς η καθιέρωση της οπλιτικής φάλαγγας περιόρισε δραστικά την ατομική διάκριση στις πολεμικές αναμετρήσεις, οι ευγενείς αναζήτησαν τόπο ειρηνικού και αναίμακτου ανταγωνισμού. Από τον πέμπτο αιώνα ωστόσο, στα γυμνάσια άρχισαν να συχνάζουν έφηβοι και πολίτες όλων των εισοδηματικών τάξεων. Τα έξοδα για τη συντήρησή τους τα ανέλαβαν μάλιστα οι πόλεις. Οι τακτικές συναντήσεις ανδρών όλων των ηλικιών τα κατάστησε τόπους καθημερινών συζητήσεων και κοινωνικής συναναστροφής. Ορισμένα γυμνάσια άρχισαν να προσφέρουν και ευρύτερη παιδεία. Ο Σωκράτης φαίνεται ότι σύχναζε ιδιαιτέρως σε αυτά για να συναντήσει νέους και να συζητήσει μαζί τους.

Τα μεγάλα αθηναϊκά γυμνάσια, του Κυνοσάργους, της Ακαδημίας αρχικώς Εκαδήμειας και Ακαδήμειας) και του Λυκείου, χωρίς να χάσουν την αξία τους ως τόποι άθλησης, εξελίχθηκαν σε κέντρα φιλοσοφικών συζητήσεων και λειτούργησαν ως ανώτατοι πνευματικοί θεσμοί. Το γυμνάσιο του Κυνοσάργους προοριζόταν αρχικά για την άθληση των νόθων Αθηναίων. Ο μαθητής του Σωκράτη Αντισθένης άρχισε να διδάσκει σε αυτό. Από τη ονομασία του ορισμένοι πίστεψαν ότι πήραν οι κυνικοί το όνομά τους. Το γυμνάσιο της Ακαδημίας το μετέτρεψε σε σκιερό άλσος με πλούσια ροή ύδατος ο Κίμων. Ο Πλάτων, που εγκαταστάθηκε κοντά του, σύχναζε και δίδασκε εκεί. Αργότερα απέκτησε δικό του κήπο στην περιοχή. Όταν πέθανε, θάφτηκε στην Ακαδημία. Από το γυμνάσιο αυτό πήρε την ονομασία της και η σχολή του. Στο γυμνάσιο του Λυκείου σύχναζαν και δίδαξαν πολλοί σοφοί άνδρες. Όταν η Αθήνα υποτάχθηκε στους Μακεδόνες, ο Αριστοτέλης το επέλεξε για να εγκαταστήσει τη σχολή του.

Ο Πλάτων προβληματίστηκε αρκετά με τον ρόλο και τη συνεισφορά των γυμνασίων σε μια ιδανική πολιτεία και υποστήριξε ότι σε αυτά θα έπρεπε να εκπαιδεύονται και οι γυναίκες.