Au départ, le site est occupé par un hôtel particulier de la fin du XVIIème siècle. Résidence de campagne pour la noblesse parisienne, ce bâtiment qui donne sur la rue du Faubourg Poissonnière a été préservé presque totalement lorsque l'Etat décide d'implanter un lycée de jeunes filles ouvert en 1891. Il conserve certains éléments de sa décoration d'origine, notamment dans deux salons dont l'un est classé monument historique. Inadaptés aux activités d'enseignement, ils sont  occupés essentiellement par des locaux d'accueil (loge, parloir, foyer,...), administratifs (intendance, CIO, reprographie...).

Le bâtiment principal du lycée a été implanté en fonds de parcelle, dans l'ancien jardin de la propriété. Conçu dès le départ à la fin du XIXème siècle pour des activités d'enseignement, il est occupé par la quasi-totalité des enseignements du lycée, mais aussi par les salles de physique-chimie et de biologie communes au collège et au lycée.

En 1959, a été acquis par l'Etat le bâtiment du 117 faubourg Poissonnière, occupé auparavant par les ateliers et locaux de présentation des tissus Weill. Les locaux regroupent autour d'une petite cour appelée Cour Coton la majeure partie des cours d'enseignement général des collégiens, ainsi que l'administration et la vie scolaire du collège.

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