学堂占地数十亩，坐北朝南，按东、中、西三轴线布局。中轴线建筑三进，第一进门厅，五开间；第二进礼堂中立秋瑾塑像，三开间，前檐接抱厦，礼堂系当年大通学堂师生集会之所。第三进五开间，民国后辟为“徐社”，东梢间后檐墙嵌有蔡元培撰写的《 徐烈士祠堂碑己》。三进之间有长廊贯通，通长47 . 32 米、步梁深1 . 57 米，当年每逢雨天，学生们就在这里习操练武。1980 年起文物部门对其进行几次大规模整修并陈列开放，其中后进辟为徐社，现展出徐锡麟生平事迹和蔡元培撰写的《徐烈士祠堂碑记》。今礼堂辟为陈列总序厅，徐社辟为展室，布置《 徐锡麟生平简史陈列》。东轴建筑分别是秋瑾办公室（被捕处）【首进东首第三间为秋瑾当年办公室】、会议室【第四间是会议室】、教室等，现均按原状陈列。西轴建筑分别是学生宿舍与教室，现学生宿舍辟为展室，布置《 光复会史迹陈列》 ，教室辟作临展厅，布置书画作品。

       大通学堂是清末革命团体光复会活动中心，辛亥革命前夕皖浙起义的重要据点。1 963 年公布为浙江省文物保护单位。

       大通学堂勇开中国师范教育体育专修科和女子校长之先河，现为浙江省重点文物保护单位。2006 年6 月与徐锡麟故居合并公布为国家级重点文保单位。

       大通学堂是光复会创办的一所培养革命军事干部的学校，陶成章是该校的创始人之一。他参加了大通学堂的筹办，赶赴杭州申请到了办学的合法地位，又制订了学校的规章制度，并亲赴各地招募会党骨干分子进行军事培训。大通学堂为浙江辛亥革命培养了一批骨干力量。

       1905年7月，陶成章在上海接到秋瑾带来的徐锡麟关于共商革命大计的信后，和龚宝铨一起回到绍兴，与徐锡麟商讨培养革命骨干问题。此时光复会正计划创办一所学校，用办学名义，对浙江各地的会党骨干分子进行军事培训，为发动武装起义，推翻封建专制统治作准备。陶成章便与徐锡麟等人一起着手筹办大通学堂。创办学校首先面临办学经费的困难问题，蔡元培的弟弟蔡元康向徐锡麟建议，用抢劫钱庄的办法，来筹集办学经费。徐锡麟表示赞同，并立即行动起来，向光复会会员、绍兴富商许仲卿借银5000元，以绍兴府学堂学生进行体操演习为名，请绍兴知府熊起蟠批准，从上海购得后膛九响枪50支，子弹20000发。徐锡麟又嘱竺绍康回嵊县，挑选20多名身强力壮的会党青年来绍兴，每人发给20元费用，由徐锡麟亲自督率，在东湖进行训练，准备一旦时机成熟，就实施抢劫计划。陶成章竭力反对这样做，认为不能因非正当途径的筹款而损害全局。因为一旦计划实施，必然引起社会上的巨大反响，从而不但暴露了自己，而且还会给光复会抹黑，最终得不偿失。

       除了办学经费上的困难外，选定大通学堂的校址也颇费周折。绍兴城西东浦附近大通桥旁的普济寺，交通便利，房屋宽敞，还有一大片空地，是一个理想的办学场所。徐锡麟征得了方丈的同意，借用寺院的空屋作为办学之用，准备创办大通武备学堂，训练会党成员。徐锡麟的父亲徐凤鸣闻讯后，立即出面予以制止。光复会的办学计划由于遭到徐锡麟父亲的阻挠，眼看即将流产。此事很快为城内豫仓董事候补知县徐贻孙所得知，他想从提倡学务中获得好评，便主动找到徐锡麟，表示愿借豫仓的空屋作为办学之用。于是，陶成章、徐锡麟、龚宝铨等人向徐贻孙商借豫仓空屋数间作为办学场所。大通学堂的校址遂设在绍兴古贡院前，以山会两邑豫仓作为校舍。　学校名称最初定为大通武备学堂。但当时的清政府有规定，私人不得办武备学堂。陶成章为了掩护革命活动，建议改名为大通师范学堂，但以军事训练为主。为了取得办学的合法地位，陶成章还亲自赴省城杭州，向浙江学务处递交办学申请。在申请书中，陶成章提出大通学堂专门设立体操专修科，学员经过6个月的培训后，回乡替政府创办团练。当时的清吏们被陶成章冠冕堂皇的理由所迷惑，认为言之成理，便批准了大通学堂的创办申请。

       徐锡麟建议在大通学堂举行开学典礼时，邀请绍兴城内所有的清吏参加，趁机予以全部消灭；并要求陶成章通告各地会党同时响应，发动武装起义。陶成章认为时机不成熟，竭力劝说徐锡麟放弃了仓促的起义计划。1905年9月23日，大通学堂举行了开学典礼，由徐锡麟、陶成章负责，钱葆荪任总教习，陈魏任总监。从此，大通学堂成了光复会吸收会员，从事会务活动的主要基地，也是中国资产阶级革命党人创办的第一所培养军事干部的学校。

       为了召集会党骨干到大通学堂培训，陶成章与龚宝铨、吕熊祥奔赴浙江的诸暨、永康、缙云、金华、富阳等地，通知各地会党骨干汇集绍兴，入大通学堂学习兵式体操。大通学堂开创了中国秘密会党接受近代化军事教育的先河。陶成章为大通师范学堂制定了若干规章制度，规定凡是大通学堂的学生，一律加入光复会；学生毕业后，仍受本校办事人员节制；而会党骨干仅习兵式体操，毕业后发给记有特别暗号的文凭。为了挟制绍兴当地的官府和绅学各界，迫使其以后不能随意反对大通学堂，故每当开学及毕业时，均邀请绍兴城内的清吏、著名士绅及学界人士参加，并拍照留念，送各府县署及学校悬挂。

       陶成章还规定会党中人，只参加兵式体操的训练，以培养开展武装斗争的军事人才。大通学堂的课程设置以体育为中心，尤其重视军事体育，包括兵式体操、器械体操、夜行军、爬山、泅水、军号等，学校的教学设备也主要是军事演习用的枪支弹药，并配有天桥、榴木、平台、铁杆、木马、秋千、铁环等体育操练器械。大通学堂设特别班和普通班，特别班学生全部都是会党成员，只练操习武，不修其他学科。而普通班招收一般的青年学生，文武兼学，除学习文化基础课程外，也同样重视军事训练。大通学堂的学生过着军事化的生活，其学风严肃认真。无论是起床和熄灯，还是上课和下课，均用号角；学生仿正式陆军编制，每天三操四讲堂，兵式体操，均在郊外大校场进行严格的军事训练。操练时均身着操衣，排队出入。若遇上大雨，则在饭厅内操练，或在走廊四周跑步。每项训练活动均要重复多遍，直到学生学会学好为止，有时还进行真枪实弹的军事演习。

       大通学堂以办师范学校作为掩护，吸收各地会党志士入学，进行军事化训练。大通学堂成了光复会在国内的重要据点和机关，并培养了一批革命骨干；他们成为后来浙江辛亥革命的一支重要力量，在光复杭州和上海，攻克南京的战役中，发挥了重要作用。