Het oorspronkelijke schoolgebouw van het Cartesius Lyceum is in twee fases gebouwd: het uit 1884 daterende U-vormige deel vormt samen met de toevoeging uit 1898 een carré met een binnenhof dat werd gebruikt als schoolplein. In de loop van de tijd is de binnenhof volgebouwd. De ruimtes op de begane grond waren daardoor donker, gefragmenteerd en onoverzichtelijk geworden.

Bij de verbouw van het lyceum is de bebouwing op de binnenhof gesloopt. Daar ligt nu verdiept een grote aula, van waaruit de oorspronkelijke, gerestaureerde bakstenen buitengevels weer zichtbaar zijn. De met hout afgewerkte gymzaal, die als het ware boven de aula zweeft, vormt het dak van deze binnenruimte. De gymzaal lijkt te zweven doordat deze op ranke kolommen staat en los staat van de buitengevels van de binnenhof. Daglicht kan daarmee via de lichtstraten rondom, langs de oude gevels, de aula binnendringen. De begane grond is hierdoor weer open en licht zoals dat ooit bedoeld was, terwijl aan de gewenste uitbreiding van de school ook werd voldaan.

Het contact tussen de gangen van de eerste en voormalige zolderverdieping wordt gegarandeerd door de nieuwe vides. Vanaf de eerste verdieping is er daardoor ook zicht op de karakteristieke houten spantconstructie van de bovenverdieping die niet langer zolder is maar onderdeel uitmaakt van de school.