Un grandioso ambiente architettonico incornicia un raduno di decine di figure, ciascuna impegnata in animati dibattiti, scrivendo, leggendo o in profonda riflessione. Al centro, due uomini in lunghe vesti avanzano fianco a fianco, uno gesticolando verso l'alto e l'altro estendendo la mano orizzontalmente, circondati da un semicerchio di ascoltatori attenti. La scena si svolge sotto una vasta volta a cassettoni, con archi che si allontanano in lontananza e un pezzo di cielo blu visibile attraverso l'apertura più lontana, creando un potente senso di profondità.

A sinistra, un gruppo di figure si raggruppa attorno a un uomo che scrive in un libro, mentre altri consultano tavolette, rotoli o strumenti, con posture e gesti vari e espressivi. A destra, una collezione di uomini in abiti colorati si piega su diagrammi geometrici su una lavagna, mentre altri sono in conversazione o contemplazione. I gradini inferiori sono affollati di figure sedute e reclinate, alcune assorbite nel loro lavoro, altre perse in pensieri o dibattiti, i loro volti resi con attenta cura per l'individualità.

Statue di marmo in nicchie fiancheggiano la composizione, le loro forme pallide in contrasto con le vesti vivaci dei filosofi viventi sottostanti. La luce cade uniformemente sulla scena, illuminando l'architettura e proiettando ombre leggere che modellano le figure e enfatizzano la chiarezza delle loro forme. Raffaello utilizza una palette armoniosa di blu, rossi, ocra e verdi, con contorni netti e transizioni morbide, caratteristiche della pittura del Rinascimento.

I piccoli dettagli abbondano, dai motivi intricati sul pavimento alle interazioni sottili tra le figure, ognuna contribuendo al senso di energia intellettuale e scambio.