Основное ядро университетского комплекса представляет целостный архитектурный ансамбль, созданный в духе русского классицизма 20-30-х гг. XIX в. Высокохудожественность, стилевое и композиционное единство, градостроительная значимость ставят университетский ансамбль в один ряд с наиболее выдающимися памятниками русского зодчества. Основное ядро комплекса, занимающего целый квартал в верхней части центра города, состоит из главного корпуса, построенного архитектором П.Г. Пятницким, и дворовых построек: анатомического театра, физико-химической лаборатории, библиотеки, двух овальных в плане служебных корпусов и астрономической обсерватории, созданных архитектором М.П. Коринфским в 1833-1838 гг. В состав комплекса включается еще несколько зданий разновременного строительства. Это дома Прянишникова (позднее Ректорский дом) и Спижаровой, заложенные еще в XVIII в. и значительно реконструированные в период существования университета; Г-образный в плане одноэтажный пристрой к восточному крылу главного корпуса (со стороны двора), аналогичный в плане, но 3-этажный пристрой к западному крылу корпуса, построенный в конце XIX в. по проекту К.Л. Мюфке. Первоначально университет размещался в двух домах, в одном из которых (восточном) располагалась ранее 1-я гимназия. Оба дома находились на месте существующего главного корпуса по красной линии улицы Кремлевской на расстоянии около 30 м друг от друга (в одном ряду с соседними домами Прянишникова и Спижаровой).
Главный корпус был создан по проекту Н.Г. Пятницкого на основе объединения двух вышеотмеченных домов соединительной вставкой, в которой по второму этажу были размещены актовый зал, аванзал и прихожая. Большая протяженность нового учебного корпуса по главному, северному фасаду, выходящему на Воскресенскую улицу, была удачно скрадена пристройкой трех портиков, расчленивших здание на 5 частей. Центральный 12-колонный и боковые 6-колонные портики ионического ордера, несущие тяжелые аттики, придали главному фасаду стройность и монументальную величественность.