理学院楼是理学院建筑群中的主体建筑，由我校建筑学院教授、中国工程院院士关肇邺设计，国庆50周年前夕落成使用。它占地2.7万平方米，建筑面积超过1.5万平方米，是理学院建筑群中最大的一座楼。全楼整体采用西洋古典建筑形式，并具有现代化气息，建筑周围有大片绿地，环境幽静，建筑典雅，是校园建筑的又一佳作。楼内共设5个机构：理学院院部、物理系馆、数学系馆、高等研究中心和化学系分析中心实验室。长期驻守在理学院楼里的理学院有着悠久的历史和光荣的业绩。清华大学理学院创建于1929年，创始院长是我国现代科教事业创始人之一的杰出物理学家叶企孙先生，吴有训、熊庆来分别担任过院长或代理院长，80多年来，清华大学理学院培养出了几十位两院院士和两位诺贝尔奖获得者，在国内有着较高的学术声望。