同济大学大礼堂建成于1962年，原建筑面积3600平方米，为装配式现浇钢筋混凝土联方网架结构。主要建筑师黄家骅、胡纫茉，主要结构师俞载道、冯之椿。该建筑1999年10月获“新中国50年上海经典建筑”提名奖，近年被列入上海市第四批优秀历史建筑名单。

2005年，对大礼堂进行改造工程。保护性改造工程建筑面积7000平方米，投资5000万元。工程于2005年11月开工，2006年9月完成加固工程和结构工程，2006年10月开始进行装修工程和空调、幕墙、安装等工程。工程于2006年12月底基本竣工。2007年1月5日晚，百年校庆系列活动揭幕典礼暨新年音乐会在新建的大礼堂拉开序幕。由同济大学建筑设计研究院负责设计，建筑设计师袁烽、陈剑秋，结构设计师郑毅敏。结构工程由上海百世建设有限公司承建，建筑装饰工程由上海新国光建筑装饰工程有限公司等承建，音响及建筑声学工程由上海义诚电子工程有限公司负责改建调试。

    此次大礼堂改造工程除了对大礼堂进行外立面改造、室内环境装修和放映、音响设备更新外，设计师更是将建筑节能理念充分融入到历史建筑的保护性改造过程中。其主要表现在三个层面上，首先采用屋面外保温和室内主立面内保温的室内外相结合的保温方式；在改建层面上，将老门窗改成断桥铝并在表面贴木皮的方式，既保持建筑物原有的样式又起到保温节能的效果，同时在采光窗上安装机械联动装置，能在开会和放电影时自动开启和调节通风和采光，还利用庭院式的采光和通风方式达到自然节能的目的；在新建层面上，采用“地源新风”、座椅柱脚送风方式等多种建筑节能技术。所谓“地源新风”，就是利用热传递原理，达到节约电能的目的。如在大礼堂旁地下5米处，人工挖出一道数十米长的用以采风的地下道，地下道的一端与空调系统相连，地下5米以下温度为13摄氏度左右，冬暖夏凉，外界空气通过地下道经热传递后，再送入空调进行适度降（升）温，大大节省了空调运行费，比传统空调系统节能20%。

特别值得一提的是此次大礼堂的音响系统改建，具有关专家评说，改建后大礼堂的音响效果与上海大剧院及上海东方艺术中心相比不逊色。