Tο καλλιμάρμαρο μέγαρο της Ακαδημία Αθηνών έχει πρόσοψη στη λεωφόρο Πανεπιστημίου, μία πλευρά του βλέπει στο Πανεπιστήμιο Αθηνών, δύο πλευρές του στον κήπο της Ακαδημίας, ο οποίος εκτείνεται βόρεια μέχρι τη λεωφόρο Ακαδημίας και ανατολικά στην οδό Σίνα.
Tο οικοδόμημα αποτελείται από κεντρικό τμήμα και δύο πτέρυγες, και έχει χαρακτηριστικά ιωνικού ρυθμού. Tο κεντρικό τμήμα του είναι σχεδιασμένο ως αμφιπρόστυλος ναός.
Κατά γενική ομολογία Ελλήνων και ξένων ειδικών, το μέγαρο της Ακαδημίας Αθηνών αποτελεί ένα από τα περικαλλέστερα νεοκλασικά κτίρια του κόσμου. Ο Ακαδημαϊκός Αναστάσιος Ορλάνδος έχει υπογραμμίσει ότι
το μυστικόν του κάλλους της (Ακαδημίας) δεν οφείλεται μόνον εις τας αρμονικάς γραμμάς και τας επιτυχείς αναλογίας των ιωνικών μελών, αλλά την εις σχήμα κατακεκλιμένου Π. Κατ’ αυτόν τον τρόπον της διατάξεως εδημιουργήθησαν αλληλοδιαδόχως εσοχαί και προχωρήσεις, παρουσιάζουσαι εντόνους μεταπτώσεις φωτός και σκιάς των κατακορύφων επιφανειών των επί μέρους κτηρίων, αίτινες προσδίδουν εις όλον το συγκρότημα πλαστικότητα, κίνησιν ακόμη και δραματικότητα.
Tο μέγαρο της Ακαδημίας Αθηνών έχει πλούσιο γλυπτικό διάκοσμο, ο οποίος εκτελέσθηκε στο διάστημα της δεκαετίας του 1870 μέχρι και τα μέσα της δεκαετίας του 1880. Tο μεγαλύτερο μέρος του διακόσμου αυτού είναι έργο του γλύπτη Λεωνίδα Δρόση (1843-1884), Καθηγητή στο Σχολείον Τεχνών, όπως ονομαζόταν τότε το Πολυτεχνείο, ο οποίος είχε σπουδάσει με υποτροφία του Σίμωνος Σίνα στο Μόναχο και στη Δρέσδη.
Η κυριότερη γλυπτική διακόσμηση ευρίσκεται στο αέτωμα των προπυλαίων της Ακαδημίας. Πρόκειται για την ολόγλυφη παράσταση της γέννησης της Αθηνάς. Η αριστοτεχνικά φιλοτεχνημένη πολυπρόσωπη αυτή σύνθεση σε σχέδιο του μεγάλου Αυστριακού ζωγράφου Karl Rahl είναι έργο του Δρόση, και απέσπασε το πρώτο βραβείο στην έκθεση της Βιέννης το 1872.
Τα γλυπτά από terra-cotta που κοσμούν τα υπόλοιπα οκτώ μικρότερα αετώματα των δύο πτερύγων του οικοδομήματος, σε σχέδια του Hansen με την Αθηνά προστάτιδα της γεωργίας, της βιοτεχνίας, της ναυπηγικής και εν γένει των επιστημών, είναι έργα του Πολωνού γλύπτη Franz Melnitzki.
Έργα του Δρόση είναι επίσης τα δύο αγάλματα, δεξιά του Απόλλωνος κιθαρωδού, ύψους 3.71 μ., και αριστερά της Αθηνάς Προμάχου,ύψους 4.11 μ., τα οποία έχουν στηθεί επάνω σε δύο στήλες ιωνικού ρυθμού, συνολικού ύψους 23.25 μ., δεξιά και αριστερά του προστύλου του μεγάρου.
Στον προαύλιο χώρο της εισόδου της Ακαδημίας ευρίσκονται ιδρυμένα δύο ακόμη αγάλματα ύψους 2.40 μέτρων, καθιστά και τα δύο, του Πλάτωνος αριστερά και του Σωκράτους δεξιά. Τα προπλάσματα των αγαλμάτων αυτών εκτελέσθηκαν από τον Δρόση, σμιλεύθηκαν δε σε πεντελικό μάρμαρο από τον Ιταλό γλύπτη Piccarelli, και το 1885 τοποθετήθηκαν στον χώρο που ευρίσκονται σήμερα.
Στον ίδιο χώρο ευρίσκονται μαρμάρινοι φανοστάτες που κοσμούνται, στις τέσσερες πλευρές της βάσης τους, με ανάγλυφες κεφαλές του Δία, και στις τέσσερες γωνίες με ολόγλυφες γλαύκες.
Κατά τη δεκαετία του 1980, έναν αιώνα μετά την εκτέλεση του γλυπτικού διακόσμου της Ακαδημίας Αθηνών, πραγματοποιήθηκε από τον γλύπτη Πραξιτέλη Τζανουλίνο, υπό την καθοδήγηση και επίβλεψη του δασκάλου του Ακαδημαϊκού Γιάννη Παππά, η συντήρηση των γλυπτών των αετωμάτων του μεγάρου. Κατά την ίδια δεκαετία, στον προαύλιο χώρο μεταξύ του κεντρικού κτιρίου της Ακαδημίας και της δυτικής του πτέρυγας τοποθετήθηκαν προτομές των αρχιτεκτόνων Theophil Hansen και Ernst Ziller, του γλύπτη Λεωνίδα Δρόση και του ζωγράφου της αίθουσας συνεδριάσεων της Ακαδημίας Christian Griepenkerl, έργα της γλύπτριας Αικατερίνης Χαλεπά-Κατσάτου.
