המבנה, בסגנון הבאוהאוס הגרמני (שהשפיע על המודרניזם ועל האדריכלות המודרנית) או הדה סטייל ההולנדי, תוכנן על ידי האדריכל ברוך קלינג (שב-1922 היה ממייסדי הגימנסיה העברית בווילקומיר).
עבודות הבנייה, על שטח של 3,600 מ"ר, התבצעו על ידי שלמה סנדלר, קבלן ידוע (בתו שרה דורון הייתה לימים שרה בממשלת ישראל וחברת הכנסת מהליכוד).
טקס חנוכת המשכן החדש, שמעתה ריכז את כל פעילויות הגימנסיה הריאלית – המוסד החינוכי היהודי הגדול ביותר בליטא – נערך ב-30 באוגוסט 1931 בנוכחותם של שר החינוך הליטאי קונסטנטינס שאקֶניס , הנציג הדיפלומטי הבכיר של ליטא בארצות הברית ברוניוס באלוּטיס , ראש עיריית קובנה יוזאס ווֹקיֶיטאיטיס , המפקח על החינוך התיכוני צ'יורליוניס (Čiurlionis), הנדבן אדוורד צ'ייס עם אשתו, יו"ר הדירקטוריון של הגימנסיה הריאלית וראש ועד ההורים הפעיל הציוני ד"ר דוד מרדכי שוורץ, מנהל הגימנסיה ד"ר צמח פלדשטיין, ד"ר חיים נחמן שפירא (לימים פרופ', אז מרצה באוניברסיטה הליטאית בקובנה) ונתן גרינבלאט (ראו רשימת המורים מטה) ורבים אחרים; בסך הכול השתתפו בטקס 250 אורחים. בנאומו בירך שר החינוך שאקניס על פתיחת המשכן החדש, שלדבריו הוא ביטוי מובהק לחופש החינוך שמעניקה ליטא למיעוטיה. השר איחל לגימנסיה לחנך כיאות את בני הדור היהודי הצעירים כך שיהיו גם אזרחים ליטאיים טובים. הטקס החגיגי ננעל רשמית בשירת ההמנון הליטאי בביצוע מקהלת ילדי בית הכנסת הכוראלי של קובנה. מימוש הפרויקט התאפשר בעיקר הודות למאמציהם הבלתי-נלאים של המנהל ד"ר פלדשטיין, שהיה כאמור חבר המרכז הציוני וחבר הוועד המרכזי של רשת החינוך העברית הציונית "תרבות" בליטא, ד"ר שוורץ וד"ר משולם וולף, יו"ר אגודת "אור" שתמכה בגימנסיה ויו"ר המרכז הציוני של ליטא. הבניין החדש, שמעתה נקרא על-שם צ'ייס, ושבחזיתו בלט מגן דוד (ראו תצלום משמאל), הכיל שני אולמות גדולים, להתעמלות ולאירועים חגיגיים, 19 כיתות, מעבדה לפיזיקה, אולם שרטוט טכני, מזנון ומלתחות ומקלחות לבנים ולבנות.
כל השיעורים בגימנסיה התנהלו על טהרת העברית, למעט הלימודים הליטאיים (לשון, ספרות, היסטוריה), אך התלמידים בינם לבין עצמם דיברו יידיש – השפה המדוברת של היהודים במזרח אירופה.
בין כותלי הגימנסיה נערכו מחוץ למסגרת הלימודים הרצאות של המורה אפרים נחום פרוכובניק (פרחיהו) בסוגיות ספרותיות או אקטואליות, וכן הרצאות של מורים אחרים (ולעיתים של התלמידים) בפני תלמידי הכיתות הבינוניות. בלילות שבת היו נערכות הרצאות של מורים להורי התלמידים.
הכיתות היו נפרדות (בנים ובנות לחוד), אך כולן נמצאו בבניין אחד, כך שכל התלמידים יכלו להיפגש בהפסקות.
הגימנסיה הייתה מוסד פרטי, שבו הקפידו על משמעת ועל גביית שכר לימוד חודשי בזמן. אם לתלמיד היה חוב, שמו היה נקרא בפני כל הכיתה והוריו נתבקשו לשלמו. הגימנסיות העבריות בקובנה השתייכו לזרמים ציוניים שונים, ולכל אחת מהן היו כובעים מיוחדים משלהן. תלמידי הגימנסיה הריאלית חבשו כובעים אדומים. הם היו פעילים בתנועות נוער של "הציונים הכלליים", "בית"ר", החלוץ" ועוד.
בסמוך לבניין החדש של הגימנסיה הריאלית עמדה הגימנסיה העברית "תרבות" שהייתה מזוהה עם הציונות הסוציאליסטית.
לגימנסיה העברית "שוואבה" (מיסודו של הד"ר משה שוואבה), שבה למדה המשוררת העברייה הנודעת לאה גולדברג, הייתה אוריינטציה פוליטית רוויזיוניסטית.
שתי הגימנסיות העבריות הנפרדות לבנים ולבנות מהרשת הציונית-דתית "יבנה" נתמכו חלקית על ידי תנועת המזרחי.
נוסף על הגימנסיות העבריות פעלה בעיר גם גימנסיה יידישיסטית למסחר ע"ש שלום עליכם (פעלה מ-1928; נוסדה ב-1926 כפרו-גימנסיה), בעלת השקפת עולם שמאלנית, וגימנסיה יהודית ששפת ההוראה בה הייתה ליטאית. בכל הגימנסיות העבריות ובגימנסיה היהודית-ליטאית צוינו החגים הלאומיים של ליטא (כגון 16 בפברואר, יום עצמאותה של ליטא) וימי זיכרון (כגון 9 באוקטובר, יום נפילת וילנה לידי הפולנים) לצד חגי ישראל ומועדיו (פורים, חנוכה, ט"ו בשבט ועוד, וכן ימי זיכרון יהודיים).
בין שתי מלחמות העולם נוסדו בקובנה גם בתי ספר יסודיים של רשת "תרבות", בגיבוי "הציונים הכלליים" וקבוצות ציוניות מתונות מן השמאל כמו מפא"י", ורשת "יבנה" הציונית-דתית שבחסות תנועת המזרחי. ממשלת ליטא תרמה לשגשוג זה בכך שמימנה בתי ספר יסודיים יהודיים. כמו כן, פעלו בעיר תנועות נוער ציוניות כמו "החלוץ", "השומר הצעיר", "גורדוניה", תנועת הנוער של צ"ס, "דרור" ו"בית"ר", אגודות סטודנטים כמו "ביתריה" (לאומיים), "ירדניה" (רוויזיוניסטים), "אל על" (רוויזיוניסטים) ואגודות ספורט כמו "הפועל" ו"מכבי". רבע מכלל הסטודנטים שלמדו ב-1930 באוניברסיטה הליטאית בקובנה היו יהודים.
לדברי ההיסטוריון דב לוין בדיונו בבתי הספר העבריים בליטא, "מעבר להקניית השכלה וידע ביהדות, בתרבות עברית ובמקצועות ריאליים והומניים, עודדו בתי-הספר הללו את תלמידיהם להיות חברים פעילים בתנועות-נוער, באגודות ספורט, באגודות סטודנטים ובמסגרות הכשרה לעלייה לארץ-ישראל. אין ספק שהתואר "ארץ-ישראל השנייה" שדבק בליטא בא לה במידה רבה הודות למערכת המגוונת והמקיפה של החינוך העברי שלא היה שני לו אז בכל התפוצות."
הכיבוש הסובייטי וסופה של הגימנסיה.
בקיץ 1940 סופחה ליטא לברית המועצות והצטרפה לרפובליקות שלה כ"הרפובליקה הסובייטית הסוציאליסטית הליטאית".
במסגרת הסובייטיזציה החלו אספות הורים מאורגנות ומבוימות על ידי השלטונות הקומוניסטיים, שבהן נשמעה התביעה לעבור ללימוד ביידיש בלבד. הנהלת הגימנסיה הריאלית הייתה בין הראשונות שנאלצו לכנס אספה כזו. ב-17 ביולי 1940 נערכה, באווירה מתוחה, אספת ההורים שנועדה להכריע על המעבר ליידיש. ההיסטוריון דב לוין מספר:
אחריו נאם המורה ל"ח יפה, שהסביר כי "המעבר ליידיש אינו מהווה כפייה, אלא חיוב התואם כורח היסטורי". עם זאת, תמך בהצעה להתיר את לימוד השפה העברית 4 שעות בשבוע, בגלל שתי סיבות:
האחת פסיכולוגית – הקשר ההדוק עד כה לעברית מצד ההורים והילדים; והשנייה מעשית – לאפשר למורים להתאים עצמם לתנאים החדשים ולא להיזרק לרחוב". לבקשה צנועה זו ניתנה קודם לכן הסכמתה של המפלגה הקומוניסטית.
הנואם הבא היה הנריך זימאן, מורה לשעבר, שהועמד בראש הסקציה של המיעוטים שליד הוועד המרכזי של המפלגה הקומוניסטית של ליטא, שעליה הוטלו ההכנות הראשונות לפירוק המסגרות המסורתיות של החינוך היהודי. הלה תקף בחריפות את הציונות, וטען כי הסוגיה שעל הפרק אינה החלפתה של העברית ביידיש, אלא הציונות, שאינה אלא שוביניזם וריאקציוניות שיש להכחיד. בעל מלאכה שקיבל את רשות הדיבור כנציג ההורים, תקף את המנהל פלדשטיין, שלדבריו השליט בגימנסיה משמעת ודיכא בכוח שביתות ילדים, ודרש שיסולק מתפקידו. "ד"ר פלדשטיין הודיע בקול נרגש, כי בשכבר הימים היה עסקן מכובד בשורות הבולשביקים. כן ביקש מההורים לכבד אף עתה את זכרו של הנדבן צ'ייס. באווירה מתוחה ותוך צעקות נערכה ההצבעה על הצעותיו של המנהל. התוצאות: 'הכול הרימו את הידיים בעד. 8 הצביעו בעד ההצעה ללמד עברית 4 פעמים בשבוע'".
עד מהרה נסגרו הגימנסיה היהודית שהתנהלה בליטאית והגימנסיות העבריות (הגימנסיה הריאלית והגימנסיות של "שוואבה", "תרבות" ו"יבנה" לבנים ולבנות). פלדשטיין הודח, ונלקח לבירה החדשה של ליטא, וילנה, שם שימש כמורה לרוסית בגימנסיה. מהגימנסיות העבריות ומהגימנסיה היידית ע"ש שלום עליכם הורכבו שתי גימנסיות יהודיות ממלכתיות. בניינה של הגימנסיה הריאלית העברית הפך למשכנה של גימנסיה מס' 12; במקום מנהלה של הגימנסיה הריאלית פלדשטיין, שהודח, בא לייב מורגנשטרן, יידישאי ותיק וקומוניסט שניהל בשעתו בית ספר יסודי בווילקומיר. הגימנסיה השנייה, גימנסיה מס' 11 – המשיכה להיקרא ע"ש שלום עליכם – עברה לבניין של הגימנסיה העברית ע"ש שוואבה לשעבר (המשכן החדש מ-1927) שבקצה רחוב זמנהוף, לגדות נהר ניימן (כתובתו של הבניין כיום היא שדרות המלך מינדאוגאס – Karaliaus Mindaugo prospektas 11).
וכך, לעומת 7 גימנסיות יהודיות שפעלו בעיר קודם לכן, פעלו שם מעתה שתי גימנסיות יהודיות ממלכתיות בלבד. שכר הלימוד בוטל, כל המפלגות ותנועות הנוער הציוניות חוסלו, בתי הספר עברו ללמוד ביידיש, ימי המנוחה בשבתות ובחגים היהודיים בוטלו, יום המנוחה הועתק משבת ליום ראשון וכן בוטלו לימודי התנ"ך ומדעי היהדות. מטבע הדברים, היו הורים שהעדיפו לשלוח את ילדיהם לבתי הספר שלשון ההוראה בהם הייתה רוסית, שפתה של ברית המועצות.
אחרית דבר.
רבים ממוריה ותלמידיה של הגימנסיה עלו לארץ ישראל לפני המלחמה, כמו המורים נתן גרינבלאט (גורן) ומרדכי אלישיב-פרידמן ומנהל המדור לבנות וסגן המנהל יהושע פרידמן, או התלמיד דניאל בן-נחום. מהם סופרים, מורים, עסקנים, עורכי דין ורופאים. רבים מהם התיישבו בקיבוצים.
תלמידים ומורים רבים, בהם המנהל ד"ר צמח פלדשטיין, סגנו ד"ר אברהם קיסין והמורה ד"ר חיים נחמן שפירא, נספו בשואת יהודי ליטא – רובם בגטו קובנה או במחנות ריכוז. היו תלמידים שנלחמו בשורות הפרטיזנים והמחתרת היהודית (כמו חיים ילין, מפקד ארגון המאבק האנטי-פשיסטי בגטו קובנה), ואחרים ששרדו את השואה (כמו אחיו, הסופר מאיר ילין, והמורה סוניה ורשבסקי-סגל), ועלו לישראל, היגרו למדינות אחרות או נותרו בליטא.
מנהלה לשעבר של הגימנסיה, ד"ר צמח פלדשטיין, נכלא בתקופת השואה בגטו וילנה, שם שימש כסגן מנהל מחלקת התרבות של היודנראט תחת המנהל ד"ר ליאו ברנשטיין. כמו כן ערך את הביטאון הרשמי של גטו וילנה, "ידיעות הגטו", וכתב מסות ספרותיות בעברית וביידיש על ח"נ ביאליק, י"ל פרץ, אחד העם ואחרים.