Được thiết kế bởi công ty kiến trúc Mỹ Perkins Eastman, khuôn viên trường PTLC Olympia mang phong cách hiện đại với các thiết bị đẳng cấp quốc tế, xây trên khu đất rộng 10,000 m2.
Với 30 phòng học rộng rãi cùng 2 phòng nghiên cứu phục vụ cho các bộ môn lý-hóa-sinh, giáo viên và học sinh có thể tiếp cận các thiết bị phòng học theo tiêu chuẩn quốc tế. Ngoài ra, các bộ môn như âm nhạc, mỹ thuật, công nghệ thông tin cũng có các phòng chức năng được trang bị đầy đủ cơ sở vật chất. Học sinh tại trường PTLC Olympia có thể sử dụng các phòng khác như phòng múa, phòng tập thể hình, thư viện, phòng máy tính.
Nhà thi đấu bóng rổ của trường PTLC Olympia là một điểm nhấn với thiết kế theo chuẩn của Hiệp hội bóng rổ quốc gia Hoa Kỳ (NBA).
Olympia là một trong những trường duy nhất tại Hà Nội có trang bị đầy đủ cơ sở vật chất và các phòng chức năng chuẩn quốc tế cho học sinh. Bên cạnh đó, học sinh có thể sử dụng các phòng chức năng thể thao riêng như bể bơi, phòng tập thể hình, phòng võ tại khu vực tầng hầm.
Việc đưa nhà hát Olympia vào hoạt động là một điểm nhấn trong nhà trường, tạo không gian cho các hoạt động kịch nghệ, biểu diễn trong nhà trường cũng như các hội thảo, hội nghị, chương trình đặc biệt.
