Clădirea principală, sediul Academiei, se găsește pe latura de nord a parcului, cu fațada spre parc. Construcție simetrică, compusă dintr-un subsol parțial, un parter scund și bosat și un etaj dominant în înălțime, ea este decorată cu pilaștri cu profilatura dorică.
Centrul compoziției este ocupat de marea sală de conferințe ușor decroșată, panoul plin fiind decorat cu patru coloane ionice, între care se arcuiesc ghirlande de stuc. Corpul clădirii apare în latura dinspre str. Moxa, marcat printr-un puternic decroș circular și acoperit cu o cupolă care în fațadă este realizată sub forma unui atic.De o parte și de alta a sălii de conferințe, sunt două intrări adăpostite de un mic acoperiș cu fronton pe pilaștri. Două volume ieșite mult în față și supraînălțate închid clădirea la capete, unul din ele având fațada spre Calea Victoriei.
Tot în curte, fosta casă Belu, adăpostind alte servicii ale Academiei, este construită după tipul caselor vechi boierești: are o fațadă simetrică spre Calea Victoriei, iar elementul principal este format dintr-un volum supraetajat și se află spre parc. În ciuda multiplelor reparații și transformări, construcția își mai păstrează aspectul clasicizant cu profilatura de pilaștri dorici.
Actuala bibliotecă este singura lucrare din marele program cuprins în proiectul ”Palatul Academiei” elaborat de arhitectul Duiliu Marcu, care s-a realizat în 1936-1937. Ea cuprinde respectiv sălile de lectură construite în fața vechiului depozit de cărți pe patru niveluri, subsol, parter și două etaje concepute într-o arhitectură modernă.
Subsolul conține vestiarele, bufetul, fumoarele și serviciile de primire, clasare și expediere a cărților, rezervat deci personalului de deservire a bibliotecii. Parterul cuprinde vestibulul cu vestiarele cititorilor, o sală de lectură de 9 X 26 m, o mică sală pentru academicieni și două săli pentru consultarea periodicelor. Etajul I este ocupat de secțiunea de numismatică și de săli de consultare a manuscriselor și a vechilor cărți românești, iar etajul II conține depozitul de manuscrise (9 x 37 m) cu camera blindată pentru edițiile rare.
Prin reprofilarea Academiei în 1948, această instituție a luat asupra ei promovarea tuturor științelor, devenind forul cel mai înalt de cultură al țării, localului său, transformat și modernizat, adăugându-i-se din 1961 și o altă anexă.
Clădirea care adăpostește Academia Română a fost declarată, în 2004, monument istoric. (Agenţia Naţională de Presă AGERPRES)