Počet žáků i profesorů vzrůstal a bylo nutné pomýšlet na to, dát škole i důstojnou budovu a ukončit tak výuku v nevyhovujícím a provizorním prostředí bývalé radnice.
Pro výstavbu nové budovy bylo hledáno nové místo. Bylo rozhodnuto zakoupit pozemek v blízkosti nádraží na Palackého třídě od cukrovaru ve Všetulích. Do konkurzu příšlo 36 návrhů, přičemž vítězným se stal plán architekta Antonína Turka, jednoho z nejlepších architektů té doby. Plány byly projektovány tak, aby náklady na výstavbu nepřesáhly 200.000 korun, s nimiž představenstvo města ve svém rozpočtu počítalo. S výstavbou se začalo na jaře roku 1901. Provedení stavby bylo zadáno firmě R.Konečný a J. Nedělník z Prostějova. Stavba budovy byla hotová v rekordním čase. Práce započaly v dubnu a do zimy téhož roku byly ukončeny. Stejně rychlým tempem pokračovaly i vnitřní řemeselné práce.
V červenci roku 1902 byla stavba školy hotova a schopna užívání. K slavnostnímu vysvěcení a předání nové školní budovy došlo 18. září téhož roku. Škola byla na tehdejší dobu řešena neobyčejně moderně. Málokterá škola i ve velkých městech měla takové vybavení jako holešovská reálka. Pro 200 žáků byly ve dvoupatrové budově k dispozici kromě 7 tříd s oddělenými šatnami, odborné učebny chemie a fyziky, 2 kreslírny, kabinety pro sbírky přírodovědných předmětů, knihovny, sborovna, ředitelna i byt pro ředitele a školníka. Celý komplex vhodně doplňovala rozsáhlá tělocvična s nejmodernějším tělovýchovným zařízením.
Náklady na stavbu budovy, která i dnes tvoří jednu z nejvýznamnějších dominant města překročily plánovaný rozpočet. Stavba školy stála 314.757K, na vydržování školy do r. 1905 bylo vynaloženo 88.285 K a úroky z půjček činily 103.490K. Město vydalo na reálku do roku 1905 - 506.534K, což byl v té době obnos úctyhodný.
Reálka v Holešově neměla dlouhého trvání, studium na tomto moderním typu školy, bylo totiž pro žáky neobyčejně náročné. Řada mladých chlapců z města i okolí raději dojížděla do gymnázií v okolí, na nichž bylo studium rozvrženo do 8 let a z něhož bylo možno vstoupit jak na techniku, tak na univerzitu. 24. srpna 1908 zažádala městská rada o povolení změnit reálku na reformní reálné gymnázium. Žádost byla odeslána i přes nesouhlas profesorského sboru reálky. Žádosti bylo vyhověno a ústav byl od školního roku 1909/1910 změněn na reálné gymnázium, které se ukázalo jako nejvýhodnější typ školy pro přípravu studentů na vysoké školy. Neúnavným pomocníkem při jednání o gymnáziu byl zemský poslanec dr. Josef Očadlík, poslanec Masaryk, dr. Žáček, a prof. Drtina.
V roce 1914 se škola plně zapojila do příprav hanácko-valašské výstavy a poskytla potřebné prostory pro instalování exponátů. Klidný chhod školy byl však narušen válečnými událostmi 1.světoví války. Část profesorského sboru i žáci vyšších ročníků byli nuceni ihned po vyhlášení mobilizace narukovat. Zabezpečit normální chod školy bylo za těchto podmínek zcela nemožné. Výuka některých předmětů byla podstatně omezena a některým se nevyučovalo vůbec, neboť pro 7 tříd zůstalo na škole pouze 6 profesorů.
Život na ústavu se nepodařilo stabilizovat ani příchodem mladých profesorů, kteří vypomáhali. Všichni bedlivě sledovali vývoj na frontách a podrobovali se vojenskému výcviku. Nedostatek životních potřeb a strádání měly zhoubný vliv i na zdraví žáků. Ke konci války se šířily nemoci, které občas přerůstaly v epidemii. Kvůli španělské chřipce, která propukla počátkem října 1918, byl dokonce ústav na přechodnou dobu uzavřen. Tak se stalo, že 28. říjen 1918, den vyhlášení samostatnosti našeho národa, se udál v době nedobrovolných prázdnin ve škole.