土木馆，西接南北主干道学堂路，馆舍基地与周边道路平均高差4米，西北角接邻学堂路处设有阶梯。馆舍高18米，占地面积约9300平方米，建筑总面积约20000平方米，共7层，包括地下两层密集书库、地面层和地上四层。图书馆由马里奥·博塔建筑师事务所与中国建筑科学研究院联合设计，此前马里奥·博塔曾与中国建筑科学研究院联合设计了清华大学艺术博物馆。设计工作历时自2009年1月月开始历时9月，瑞士建筑师马里奥·博塔（Mario Botta）于3月完成了馆舍的方案设计，建筑平面布置北侧为南北向带锯齿状的矩形、西侧为圆环