Les bâtiments du lycée Louis-Barthou témoignent aujourd’hui clairement de trois principales périodes de construction : lors de la fondation par les Jésuites en 1640 (bâtiment B et tour nord) ; lors de l’extension de l’établissement dans le 3ème quart du 20ème siècle par les architectes Georges Bovet et Philippe Delahalle (construction des bâtiments A, C, D, E, G, H, I, gymnase et destruction de l'aile ouest du 17ème siècle) ; enfin depuis la décentralisation de 1986 avec les œuvres des architectes Pierre Dubedout (bâtiment K), Nathalie Larradet (extension du bâtiment C et du gymnase) et les blocs colorés de Patricia Lejeune (CDI).