在這幅壁畫中，人物、學者、藝術家、哲學家全都被安排在一座宏偉的廳堂內，廳堂用柱子、壁龕、雕像、淺浮雕裝飾，這樣的布局突出了這個雄偉拱門的寓意及建築意義。大廳中央是脥下挾著「蒂邁烏斯篇」、富於象徵意義地以食指指天的柏拉圖，以及一手拿「倫理學」、另一隻手臂伸向前方的亞里士多德。這幅畫的特色是用簡單的形象來表達最複雜的思想，換句話說，拉斐爾成功的用十分具像的視覺符號表達出十分複雜的抽象理念。
兩個中心人物的左邊是蘇格拉底和一群青年；在他們下面是頭戴葡萄葉冠的伊比鳩魯和坐在地上的畢達格拉斯，他正在一本厚書上寫著什麼，一個少年為他扶著那塊著名的木牌，上面寫著樂律的原理；在他們後面是身子傾向畢達格拉斯的、頭纏白巾的阿維洛依；肘部支在一張石桌上書寫的是赫拉克里特；右邊稍遠處斜躺在階梯上的是第歐根尼；位於近景的有歐幾里德，正躬著身子，手執圓規量著一個幾何圖形；在他身後的是瑣羅亞斯德，面對著托勒密，兩人手上各拿著天文儀和地球儀。
拉斐爾以天才的歷史透視感將古代及古代科學與現實生活聯繫在一起。他把與他同時代的藝術家和其他人的模樣作為作品中一些人物形象的基礎，還把自己也畫進作品之中，畫面右角那個全神貫注的青年便是拉斐爾本人。拉斐爾這幅把本人畫進去的作品，好像是要表達文藝復興的藝術創作觀—藝術創作是「心智的談話」，強調藝術創作不僅是要表現可見的形象，而且要能夠表現「理念」。「雅典學派」讓藝術家也進入了學者們的聚會，使始終被當作「手藝」的藝術登上了智力與學識的殿堂。
