Από τα σημαντικότερα οικοδομήματα διοικητικού χαρακτήρα στο ιερό της Δωδώνης ήταν το Πρυτανείο. Πρόκειται για ένα σχεδόν τετράγωνο οικοδόμημα με περιστύλιο. Διαθέτει μνημειακή μορφή και εντάσσεται στο οικοδομικό πρόγραμμα του Πύρρου. Τοπογραφικά βρίσκεται σε κεντρική θέση στο ιερό, ανατολικά από το θέατρο και νότια από το Βουλευτήριο. Πρόκειται για το μεγάλο οικοδόμημα Ο-Ο1 (Πρυτανείο), με πρόσοψη 31,45 μ., όσο περίπου και η πρόσοψη του Βουλευτηρίου (32,35 μ.). Κατά την κατασκευή των δύο οικοδομημάτων διαλύθηκε στο σημείο αυτό ο εξωτερικός ισοδομικός περίβολος του ιερού και μετατέθηκε δυτικότερα. Στη νοτιοανατολική γωνία του οικοδομήματος Ο διακρίνεται η διακλάδωση του νέου περιβόλου, που κατευθύνεται δυτικά και ύστερα βόρεια για να ενωθεί με το οικοδόμημα Μ, μπροστά από το νοτιοανατολικό πύργο του θεάτρου. Κάτω από το δάπεδο της στοάς βρέθηκαν τα ίχνη του αρχαιότερου περιβόλου και η δυτική πύλη που οδηγούσε στο εσωτερικό του ιερού.

Η ανασκαφή του οικοδομήματος Ο δεν έχει ακόμα περατωθεί. Η κατασκευή του είναι σύγχρονη με αυτή του Βουλευτηρίου, τοποπθετείται δηλαδή χρονολογικά στις αρχές του 3ου ή στα τέλη του 4ου αι. π.Χ. Στο τέλος του 3ου αι. π.Χ, κατά την περίοδο του Κοινού των Ηπειρωτών (232-168 π.Χ.), προστέθηκε στη βόρεια πλευρά του οικοδομήματος Ο μία νέα πτέρυγα 33,35 μ. με 6 δωμάτια (κτίσμα Ο1), τρεις βοηθητικοί χώροι δυτικά και τρία εννεάκλινα δωμάτια διαστάσεων 5,50 χ 5,20 μ., που χρησίμευαν για την εστίαση και διαμονή των αρχόντων του Κοινού.

Δυτικά της περίστυλης αυλής δεσπόζει η μεγάλη αίθουσα Ο με λείψανα λίθινων εδωλίων σε όλο το πλάτος της αίθουσας, που αντιπροσωπεύουν δύο φάσεις μετά τη ρωμαϊκή καταστροφή του 167 π.Χ. Τα αρχαιότερα εδώλια του 3ου αι. π.Χ. ήταν πιθανώς ξύλινα.

Ο ανατολικός τοίχος της αίθουσας είναι τμήμα της αρχαιότερης δυτικής πλευράς του εξωτερικού περιβόλου του 4ου αι. π.Χ., που διατηρήθηκε κατά την κατασκευή του πρώτου ελληνιστικού οικοδομήματος, αφού ανοίχθηκε είσοδος στην αίθουσα των εδωλίων. Μπροστά από την είσοδο βρέθηκε η βάση βωμού και λίγο πιο αριστερά, μπροστά από την πρόσοψη της αίθουσας, αποκαλύφθηκε πλακόστρωτη κυκλική βάση θόλου, διαμέτρου 2 μέτρων, η οποία θόλος θα χρησίμευε ως μαγειρείο για την παρασκευή τροφής για τη σίτιση των αρχόντων που συνέρχονταν στην αίθουσα του συνεδρίου.

Στην ανατολική πλευρά η νέα προσθήκη είχε διαμορφωθεί σε ιωνική στοά, με μια σειρά βάθρων στην πρόσοψη, που εκτείνεται σχεδόν μέχρι τη νοτιοδυτική κύρια πύλη του ιερού. Το οικοδόμημα Ο-Ο1 καταστράφηκε το 219 π.Χ. από τους Αιτωλούς και πυρπολήθηκε ασφαλώς από τους Ρωμαίους, διότι σε όλη την έκταση της βόρειας πτέρυγας Ο1 βρέθηκε στο δάπεδο στρώμα φωτιάς από την πυρπόληση του έτους 167 π.Χ.

Αλλά, ενώ η βόρεια πτέρυγα Ο1 δεν ανοικοδομήθηκε μετά την καταστροφή αυτή, στο κύριο οικοδόμημα Ο διαπιστώνονται δύο φάσεις ανακατασκευής των τοίχων με μικρά λιθάρια και ασβέστη. Το οικοδόμημα θα έπαψε να λειτουργεί στο β΄ μισό του 4ου μ.Χ. αιώνα. Βόρεια του Ο1 διατηρούνται σε υψηλότερο επίπεδο βρέθηκαν λείψανα ρωμαϊκών χρόνων από την πλακόστρωτη ιερά οδό, που οδηγούσε προς την ιερά οικία, και ένα λίθινο ρείθρο που αποχέτευε τα νερά έξω από το χώρο του ιερού.

Η γειτνίαση του οικοδομήματος Ο-Ο1 με το Βουλευτήριο, η αίθουσα των συνέδρων, ο τύπος του κτηρίου, που ακολουθεί τον τύπο του σπιτιού με περίστυλη αυλή, μας οδηγούν στο βάσιμο συμπέρασμα ότι πρόκειται για το πρυτανείο, όπου συνεδρίαζαν οι πρυτάνεις ή σύνεδροι. Σε μία χρηστήρια μολύβδινη επιγραφή του 4ου ή αρχών του 3ου αιώνα π.Χ., οι διαιτοί (κριτές) ρωτούν το Νάιο Δία και τη Διώνη αν πρέπει να διαθέσουν για το πρυτανείο τα χρήματα που έλαβαν από την πόλη. Στην επιγραφή δεν αναφέρεται το όνομα της πόλης. Η παράλειψη όμως του ονόματος είναι ευνόητη, εφόσον πρόκειται για τη Δωδώνη.