Yerleşimin kuzey suruna yakın ve kuzey kent kapısının güneybatısında, kuzey-güney yönünde dikdörtgen planlı inşa edilen gymnasion, büyük ölçekli bir yapıdır. Stratonikeiada 1977 yılında ilk kazma vurulan yerlerden birisi burasıdır.
Bugüne kadar yapılan kazılarda kuzey kenardaki mekanlar açığa çıkarılmıştır. Dar cepheyi oluşturan kuzey kenar 105 m genişliğindedir. Yapının toplam uzunluğunun 180 m olduğu tahmin edilmektedir. Bu şekli ile bilinen en büyük gymnasiondur.
Arkeolojik ve epigrafik buluntulara göre gymnasionun M.Ö. 2. yüzyılın 2. çeyreğinde inşa edildiği, Augustus ve M.S. 2. yüzyılda Antoninler Dönemi’nde yeni düzenlemeler ve yenilemelerin yapıldığı anlaşılmaktadır.