Trường THPT chuyên Hà Nội Amsterdam có tổng diện tích diện tích lên tới 50000 mét vuông bắt đầu hoạt động từ năm học 2010 - 2011 và được chia làm 5 khu chính:
Khu nhà học được chia làm ba dãy nhà và được nối với nhau bởi trục đa năng khối học - hàng lang dài giúp HS có thể dễ dàng di chuyển giữa các khối nhà học. Khu vực này gồm năm tầng (kể cả tầng hầm và bãi đỗ xe) sẽ được dùng để làm phòng học cho khối 6 đến khối 12 cũng như hệ thống các phòng thí nghiệm Hóa - Sinh - Vật lý và các phòng đội tuyển. Trường có tổng cộng 45 phòng học, 12 phòng cho các đội tuyển Văn, Toán, Trung, Lý, Hóa, Sinh, Nga, Anh, Pháp, Sử, Địa, Tin và 15 phòng học riêng biệt cho từng bộ môn.
Khu vực thư viện, phòng vi tính và nhà ăn cho HS.
Khu nhà hiệu bộ gồm văn phòng, phòng trực ban giám hiệu nhà trường, các phòng họp. Nơi đây cũng có một hội trường 700 chỗ dành cho học sinh và các đại biểu họp và tổ chức sự kiện.
Có hai khu hoạt động thể chất: khu vực thể chất trong nhà và ngoài trời. Khu thể chất trong nhà là một nhà thể thao đa năng có sân bóng rổ, sân cầu lông và bể bơi. Tại khu thể chất ngoài trời có một sân bóng đá, hai sân cầu lông, một sân bóng rổ, một đường nhảy xa, chạy đà và đường chạy 100 mét.
Ngoài ra, nhà trường còn có một số khu vực khác: khu vực phòng y tế, bố trí các phòng làm việc, tra cứu cho từng chuyên ngành, phòng khảo thí với chức năng phục vụ việc ra đề, chấm bài cho các kỳ thi chuyên của nhà trường; khu thực nghiệm được dành riêng diện tích khoảng 1000 mét vuông để làm vườn thực nghiệm môn sinh học, địa lý; tháp truyền thống và khu vực căng tin.