Karlstad har haft gymnasieskola ända sedan 1660-talet, men en ny epok inleddes år 1759 när en ny gymnasiebyggnad invigdes. Det var en stor händelse för alla som intresserade sig för vetenskap och upplysning. Skolhuset fick till och med ett astronomiskt observatorium, den åttkantiga takkupol som fortfarande finns kvar och ger huset dess säregna silhuett. Byggnaden ritades av arkitekten Carl Hårleman.

Observatoriet hörde under en tid till landets främsta och förestods av lektor Erland Fryxell, som skolats i Uppsala av tidens ledande naturvetare. Han undervisade studenterna och hade också som uppgift att bevaka Venuspassagerna 1761 och 1769, som var sensationella händelser i astronomiska kretsar. 

Fryxell och hans familj bodde i ett mindre utrymme i gymnasiebyggnaden och levde under ganska knappa omständigheter. Efter några år fick han en prästtjänst i Ölme, som skulle innebära bättre levnadsvillkor. Då var han dock svårt sjuk och avled endast 44 år gammal. Efter Fryxells död upphörde den astronomiska verksamheten i kupolen.

Gymnasiet är en av få byggnader i Karlstad som klarade sig undan stadsbranden 1865.