Um grandioso cenário arquitetônico emoldura um encontro de dezenas de figuras, cada uma envolvida em discussões animadas, escrevendo, lendo ou em profunda reflexão. No centro, dois homens em túnicas fluidas avançam lado a lado, um gesticulando para cima e o outro estendendo a mão horizontalmente, cercados por um semicírculo de ouvintes atentos. A cena se desenrola sob uma vasta abóbada com caixotões, com arcos que se afastam na distância e um pedaço de céu azul visível através da abertura mais distante, criando uma poderosa sensação de profundidade.

À esquerda, um grupo de figuras se agrupa em torno de um homem escrevendo em um livro, enquanto outros consultam tábuas, rolos ou instrumentos, suas posturas e gestos variados e expressivos. À direita, uma coleção de homens em vestes coloridas se inclina sobre diagramas geométricos em uma lousa, enquanto outros estão em conversa ou contemplação. Os degraus inferiores estão lotados de figuras sentadas e reclinadas, algumas absorvidas em seu trabalho, outras perdidas em pensamentos ou debates, com rostos representados com cuidadosa atenção à individualidade.

Estátuas de mármore em nichos flanqueiam a composição, suas formas pálidas contrastando com as vestes vibrantes dos filósofos vivos abaixo. A luz cai uniformemente sobre a cena, iluminando a arquitetura e projetando sombras suaves que modelam as figuras e enfatizam a clareza de suas formas. Rafael utiliza uma paleta harmoniosa de azuis, vermelhos, ocres e verdes, com contornos nítidos e transições suaves, características da pintura do Alto Renascimento.

Pequenos detalhes abundam, desde os intrincados padrões no chão até as sutis interações entre as figuras, cada uma contribuindo para a sensação de energia intelectual e troca.