W XIX i XX wieku budynek był rozbudowywany i przebudowywany. W latach 1824–1826 przyłączono przylegającą od południa Bursę Śmieszkowską, a w latach 1839–1840 wzniesiono skrzydło od strony ulicy Gołębiej według projektu Franciszka Lanciego. W latach 1850–1852 przebudowano wnętrza według projektu Karola Kremera i Tomasza Majewskiego, przekształcając sień, wznosząc reprezentacyjną klatkę schodową oraz loggię filarową. W 1935 przebudowano piętra loggi oraz okna drugiego piętra skrzydła wschodniego.
Architektura Gmach składa się z trzech skrzydeł. Ma dwie pełne kondygnacje i półpiętro. Fasada skierowana jest na ulicę św. Anny. Ma ona dziewięć osi. W jej centralnej części znajduje się płytki ryzalit o szerokości trzech osi, zwieńczony trójkątnym frontonem, w którego tympanonie umieszczono alegoryczną płaskorzeźbę "Polonia opiekunka nauk". W piątej, środkowej osi fasady znajduje się późnobarokowy portal, obok którego umieszczono tablicę upamiętniającą skroplenie w tym budynku azotu i tlenu przez Karola Olszewskiego i Zygmunta Wróblewskiego w 1883. Okna ozdobione są frontonami: pierwszego piętra – trójkątnymi, a półpiętra – półkolistymi. Elewacja od strony ulicy Jagiellońskiej ma dwadzieścia dwie osie.