Den nye Norges Tekniske Høiskole ble lagt til Trondheim etter et endelig stortingsvedtak i 1900. Året etter ble det lyst ut en arkitektkonkurranse om skolens hovedbygning. Konkurransen omfattet dessuten en planløsning for resten av høyskoleområdet, med et fysisk-elektroteknisk laboratorium, et kjemisk laboratorium og en varmesentral med et maskinlaboratorium.
Kommunen hadde på det tidspunkt stilt en stor tomt på Gløshaugen til disposisjon. Resultatet av arkitektkonkurransen forelå i 1902. Ingen av forslagene ble funnet verdig til 1. premie, men Thv. Astrup ble tildelt 2. premie for en massiv, borglignende bygning. I tillegg fikk Henrik Nissen og Bredo Greve delt 3. premie for hvert sitt utkast. Etter en vurdering av de enkelte forslagene ble både Astrups og Nissens utkast satt til side, til fordel for Greves utkast «Vis à vis Domkirken, et navn som klart antydet at dette skulle være en «katedral» for de tekniske vitenskaper og bære visuelt preg av det.
Først og fremst var det hensynet til kostnadene som til slutt avgjorde. Bredo Greves forslag var rimeligst, og dette forslaget seilte opp som det mest aktuelle da Stortinget i 1903 gikk inn for å redusere antall studenter ved den nye høyskolen og innskrenke hovedbygningens areal fra ca. 3000 kvm til 1700 kvm, med mulighet for senere utvidelser. Greves utkast lot seg lettest tilpasse de nye betingelsene og ble lagt til grunn for den store bygningen som reiste seg i årene 1905-10, med en fasade på ca. 100 meter vendt mot byen ytterst på Gløshaugen.
Hovedbygningen fikk en historiserende, i hovedtrekk nyromansk stil. I det ytre har bygningen katedrallignende trekk med sine to høye, åttekantede, spisse tårn på hver side av et fremtrukket midtparti med høy gavl og et ruvende inngangsparti. Trappen er høy og bred og fører opp til ei gedigen eikedør i et rundbuefelt av flat, lys stein. Både den brede, symmetriske fremre fasaden og sidefløyenes fasader ble kledd med råhugget naturstein.
Etableringen av NTH tok lang tid, og var lenge preget av sparsommelighet og en nølende fremdrift. Etter åpningen av høyskolen i 1910 tok det imidlertid ikke lang tid før en videre utbygging kom i gang. I 1911 begynte arbeidet med en midtfløy på sørsiden av hovedbygningen, samt en østfløy og en vestfløy, alt etter Bredo Greves opprinnelige utkast. Laboratoriebygningene ble reist etter det opprinnelige byggeprogrammet. Maskinlaboratoriet ble til og med bygd vesentlig større og tidligere enn planlagt, i 1912. Det elektrotekniske laboratoriet ble snart utvidet, og det ble reist et eget bygg for bergavdelingen.
Utvidelsene av hovedbygningen var ferdig i 1914. Med den nye midtfløyen fikk bygningen et stort og monumentalt trapperom som i alle år siden har fungert som NTHs aula og konsertsal, med trappene og trappeavsatsene som gallerier.
Hovedbygningen fikk i 1947 nok et tilbygg på sørsiden, et bygg i funksjonalistisk stil tegnet av arkitekt Finn Berner og tatt i bruk av høyskolens hovedbibliotek.
Adresse: Høgskoleringen 1
Merket med plakett i 1983
(Teksten er hentet fra boken Hus med hedersmerke, Per R. Christiansen, 2009)