L'époque hellénistique a vu se développer la construction de bâtiments destinés à l'entraînement sportif et à l'éducation des jeunes : la palestre est plus proprement constituée d'une pièce fermée destinée à l'exercice de la lutte, du pugilat et du pancrace ; elle est considérée comme l'annexe du gymnase et souvent identifiée avec lui. De la période hellénistique, on connaît des palestres à Priène, à Érétrie, à Milet, à Pergame, à Pompéi, à Olympie, à Délos, à Épidaure, pour n'en citer que quelques-unes, qui sont toutes constituées d'un ample portique, ou péristyle, sur lequel ouvrent les salles destinées aux différents exercices. À Pompéi, la Grande Palestre est un quadriportique d'ordre composite, tandis que la Palestre samnite, plus ancienne, est pourvue d'un portique dorique.
Les Romains dotèrent d'une palestre les innombrables thermes qu'ils édifièrent dans tout l'Empire (pour la seule ville de Rome, on peut citer entre autres les thermes d'Agrippa, de Caracalla, de Constantin, de Titus et de Trajan). Au ier siècle, Vitruve donne de la palestre une définition pour laquelle il s'est peut-être inspiré de celle d'Olympie qui date du ~ iii
