Το 1980 έγινε από τον Πρωθυπουργό Γεώργιο Ράλλη η θεμελίωση του κτηρίου του Βαρβακείου σε οικόπεδο 30.677 μ. στην Κηφισιά. Η αγορά του οικοπέδου πραγματοποιήθηκε από το Βαρβάκειον Ίδρυμα με τα χρήματα που είχε εισπράξει από τον Δήμο Αθηναίων για την αγορά του κτηρίου του Βαρβακείου στην οδό Αθηνάς και του οικοπέδου του.
Το νέο κτήριο δημοπρατήθηκε αντί 286.000.000 δρχ. με προβλεπόμενο χρόνο αποπεράτωσης τους 30 μήνες. Δυστυχώς, ο σεισμός του 1981, η μεγάλη πυρκαγιά του Σεπτέμβρη του 1982 και η συνεχής αύξηση του κόστους ανέγερσης κτηρίων δεν επέτρεψαν την αποπεράτωση του έργου. Για τα τρία πρώτα σχολικά έτη το Βαρβάκειο συνεχίζει να φιλοξενείται στο κτήριο της Παλαιάς Γερμανικής Σχολής επί των οδών Αραχώβης και Ασκληπιού στη Νεάπολη Εξαρχείων.
Το 1981 δημοπρατήθηκε η κατασκευή προκατασκευασμένων κτηρίων στο ιδιόκτητο οικόπεδο του Βαρβακείου, στο Παλαιό Ψυχικό για την προσωρινή μεταστέγασή του, την επίβλεψη της οποίας ασκούσε ο Ο.Σ.Κ. Τον Σεπτέμβριο του σχολικού έτους 1983-1984 το Βαρβάκειο άρχισε να λειτουργεί στο κτήριο του Παλαιού Ψυχικού, επί των οδών Μουσών και Παπαδιαμάντη. Στο ίδιο κτήριο, τις απογευματινές ώρες λειτουργούσε το 58ο Γυμνάσιο.
Με τον νόμο 1566 του 1985 η δευτεροβάθμια εκπαίδευση χωρίστηκε σε δύο ανεξάρτητες βαθμίδες (γυμνάσιο – λύκειο), τα πρότυπα καταργήθηκαν και τη θέση τους πήραν τα πειραματικά σχολεία. Έτσι από τη «Βαρβάκειο Πρότυπο Σχολή Μέσης Εκπαιδεύσεως» προέκυψαν το Βαρβάκειο Πειραματικό Γυμνάσιο και το Γενικό Πειραματικό Λύκειο της Βαρβακείου Σχολής.
Η εισαγωγή των μαθητών γίνεται με κλήρωση, ο δε αριθμός τους ανά τμήμα μειώθηκε από τους 40 στους 30. Όλοι επεδίωκαν να επιτυγχάνουν υψηλές επιδόσεις. Το σχολείο έγινε ιδιαίτερα ανταγωνιστικό. Έντονη είναι και η πολιτικοποίηση. Οι μαθητές συμμετέχουν σε μαθητικές κοινότητες και εισάγεται ο θεσμός του δεκαπενταμελούς.
Το 1980 ιδρύθηκε Θεατρικός Όμιλος. Είναι η χρονιά κατά την οποία θεσμοθετήθηκαν οι πολιτιστικές δραστηριότητες του σχολείου και η ένταξή τους στις δραστηριότητες των μαθητικών κοινοτήτων. Έργα προσεκτικά επιλεγμένα παρουσιάστηκαν σε σκηνές μεγάλες, όπως η τραγωδία του Σοφοκλή «Φιλοκτήτης» στο Θέατρο «Καλουτά» και στο Θέατρο «Λουζιτάνια» (1980 και 1981 αντίστοιχα), η τραγωδία «Ηλέκτρα» στο θέατρο «Ορφέας» (1984), οι «Όρνιθες» του Αριστοφάνη στο θέατρο του Κολλεγίου Αθηνών, όπως και η τραγωδία «Ίων» (1988 και 1989 αντίστοιχα). Στο κτήριο του Ψυχικού οι αίθουσες είναι μεγάλες και ευρύχωρες, το ίδιο και το προαύλιο, όπου γίνεται και η γυμναστική. Βιβλιοθήκη υπήρχε στο γραφείο των καθηγητών.