Dans les années qui suivirent leur installation en 1850, les Jésuites se préoccupèrent de doter leur établissement d'installations sportives. La construction d'une grande chapelle devant entraîner la disparition de celles-ci, le P. Hilarion Taupin, préfet des études, sollicita Napoléon Laisné, un des pères de la gymnastique en France, pour fournir les plans d'un gymnase, ce qu'il fit dès le 22 juillet 1869. Ce précieux document est enrichi de nombreuses notations manuscrites, confirmant que Laisné y a repris les principales dispositions de ses grandes réalisations parisiennes : "Plan d’une ferme dont l’entrait, les contrefiches et le poinçon sont en fer rond, les extrémités des arêtiers et les faîtières sont retenus par des sabots en fonte, ce genre de ferme est très solide et très économique. Le grand gymnase de l’hôpital des Enfants est construit de cette façon, rien n’a bougé depuis 20 ans", ou encore : "Plan d’une ferme très solide telle qu’elle est au gymnase du lycée Louis le Grand, le tout en sapin, le poinçon et les poteaux montants seulement sont en chêne. Pignon de face avec la porte d’entrée telle qu’elle existe à l’hôpital des Enfants." Sur place, la mise en œuvre du projet - d'un coût estimé à 20 000 F - est confiée au P. Magloire Tournesac, architecte jésuite qui travaillait alors à la résidence de Penboc'h à Arradon. L'équipement, opérationnel en 1870, connut par la suite quelques modifications : consolidation de la charpente en 1922, enlèvement des matériels de gymnastique originels à la fin des années 50, réfection de la couverture en bac acier et pose d'un sol en enrobé vingt ans plus tard. La récente restauration a au contraire consisté en un retour aussi fidèle que possible à l'état initial : réfection des enduits, création d'une charpente mixte en bois et métal, restitution d'une couverture en zinc.