Hovedbygningen er oppført i tegl i to etasjer med slakt valmtak tekket med rød, krum tegl. Trondhjems Hospital har stor verdi både i miljømessig, kulturhistorisk og arkitekturhistorisk sammenheng. Den velproposjonerte hovedbygningen i Empirestil, oppført rett etter bybrannen i 1842, danner fondveggen i parken bak Hospitalskirken. Hospitalsanlegget består nå av fem bygninger oppført fra 1844-1977.