Με την ιστορία της γυναικείας σωματικής αγωγής, αλλά και τη σχέση αυτής με τη γυναικεία χειραφέτηση συνδέθηκε το τμήμα Ρυθμικής Αγωγής του Λυκείου, ενώ σήμερα συνεχίζει να αναπτύσσει δραστηριότητες με πρωτεύον χαρακτηριστικό τις χορευτικές και ρυθμικές σωματικές πρακτικές.
Το 1935 αναφέρεται για πρώτη φορά τμήμα Χορών και Ρυθμικής Γυμναστικής, με Έφορο την Παναγιώτα Πιστόλη, ενώ το 1951 το τμήμα αυτονομήθηκε ως τμήμα Ρυθμικής Αγωγής, με Έφορο τη Λελέ Σκουζέ και διδάσκουσα τη Μαρία Χορς. Στη συνέχεια Έφοροι εκλέχθηκαν οι Ζίκα Αλαμανή, Έφη Φράγκου, Μαρία Χορς και Μίτση Μομφερράτου, ενώ σήμερα Έφορος είναι η Μαρία Καλυτεράκη.
Ακολουθώντας την παράδοση της Ενώσεως των Ελληνίδων την οποία ίδρυσε επίσης η Καλλιρρόη Παρρέν, που από το 1897 σύστησε σχολή εκπαίδευσης δασκαλισσών γυμναστικής, το τμήμα Ρυθμικής Αγωγής εξέφρασε με τον δικό του τρόπο το ενδιαφέρον του για τη σωματική αγωγή των κοριτσιών.
Ήδη, αρκετά χρόνια πριν από τη σύσταση του τμήματος, οι χορευτικές επιδείξεις «ωραίων και ευσταλών» δεσποινίδων που αναβίωναν σκηνές από το παρελθόν στις εορτές του Λυκείου απηχούν τις πρώτες απόπειρες για «ρυθμική γυμναστική». Το 1924 η Μαρί Ραϋμόν, από το ρόλο της δασκάλας της ρυθμικής, δίδαξε «ρυθμικούς χορούς» ενόψει της εορτής του Σταδίου του 1925, ενώ το 1926 ανέλαβε πιο συστηματικά αυτό το έργο το οποίο συνέχισε έως το 1933.
Από τον Ιανουάριο του 1964 η ομάδα Ρυθμικής του ΛτΕ με επικεφαλής τη Μαρία Χορς συμμετείχε μέχρι πρόσφατα στην τελετή αφής της Ολυμπιακής Φλόγας.
Το τμήμα σήμερα οργανώνει μαθήματα ρυθμικής-γυμναστικής για γυναίκες όλων των ηλικιών με κύριο στόχο την επίτευξη πνευματικής, ψυχικής και σωματικής ισορροπίας, καθώς και μαθήματα δημιουργικής κίνησης και χορού για παιδιά.