Velika realka podignuta je 1879. godine, po planovima zagrebačkog arhitekte Nikole Kolara, na prostoru nekadašnjeg kontumaca, neposredno pošto je zemljište prešlo iz vojnog u magistratsko vlasništvo. Ima podrum, prizemlje i dva sprata. Koncipirana je reprezentativno i monumentalno, a oblikovana je u stilu neorenesanse. Fasade su podeljene u tri pojasa, dok je glavna fasada posebno naglašena plitkim središnjim rizalitom. Zgrada je jednotraktnog sistema sa hodnicima prema dvorištu i učionicama prema parku. Svi principi istoricističke arhitekture, kako u kompoziciji, tako i u dekoraciji, dosledno su primenjeni u prostornim i površinskim šemama zgrade.
Zgrada Velike realke predstavlja najbolji primerak svog stila u Starom jezgru Zemuna i svedoči o dostignutom visokom stepenu razvoja zemunskog školstva. U Gradjevinskom odseku Zemaljske vlade izradjeni su 1912. godine planovi za proširenje i dogradnju Zemunske gimnazije i s njom združene Trgovačke akademije. Planovi su signirani sa V.R. Koncept plana je bio da se zatvori gradjevinski blok, što je i učinjeno izgradnjom nove zgrade 1916. godine. Radovi su izvedeni pod nadzorom inženjera Sime Ignjatića, a izvodio ih je zidarski i tesarski majstor Mijo Matias iz Osijeka. Zanimljivo je da komisija koja je u Zemunu primila projekte nije bila saglasna da se nova zgrada izvede u modernom stilu, već je tražila da se stilski poveže sa starijom zgradom «u renesansnom slogu» .
Zgrada je oblikovana u postsecesionističkom duhu, sa svedenom dekoracijom, tako da su primarni arhitektonski elementi – mase, naročito krovne, formirali opštu prostornu kompoziciju objekta. Mansardni krovovi i veliki prozorski otvori primenjeni na ovoj zgradi značili su unošenje novih elemenata u arhitekturu Starog jezgra Zemuna. Unutrašnji raspored u jednotraktnom sistemu ponavlja dispoziciju starije zgrade, ali su opšti program i sadržaj znatno savremeniji. Zgrada predstavlja jedno od prvih izrazitih modernih arhitektonskih dela Starog jezgra Zemuna. Obe zgrade Zemunske gimnazije predstavljaju svedočanstvo razvoja graditeljstva, školstva i prosvete u Zemunu tokom dva veka i zaštićene su kao jedinstven spomenički kompleks. Od podizanja zgrade izvode se najobimniji radovi. Zavod za zaštitu spomenika kulture grada Beograda je konzervatorski nadzor pri realizaciji projekta rekonstrukcije, adaptacije i sanacije Zemunske gimnazije koji je izradjen 2019. godine. Radovima je obuhvaćena restauracija fasade, vraćanje drvene stolarije (pre dve decenije stara drvena stolarija zamenjena neadekvatnim PVC materijalima), restauracija krovnog pokrivača, restauracija i obnova autentične materijalizacije i vrste obloga sa svim dekorativnim elementima, obnova kamenog stepeništa i dekorativnih stepenišnih ograda od kovanog gvoždja, popravka satnog mehanizma, vraćanje dekorativne ograde od kovanog gvoždja sa kopljima na krov, konstruktivna i energetska sanacija, protivpožarna zaštita, sanacija vlage, zamena i rekonstrukcija dotrajalih instalacija i opreme u skladu sa savremenim standardima. Očekivani rok za završetak radova je septembar 2021. godine.
Zemunska gimnazija utvrdjena je za kulturno dobro 1997. godine.
