民国二十年（1931年），“九一八”事变后东北沦陷，刚投入使用不久的新校舍被迫停用，东北大学成为第一所流亡大学，东大师生先到北平、后迁开封、西安，南下三台，一路求学，一路斗争。

东北大学旧址是张作霖统治东北时期由奉天和黑龙江省联合创办的高等学府旧地，同时鉴于南北分校诸多不便，决定实行南北合校。张学良先后捐赠180万银元作为建校基金，相继在学校西部建造两栋四层楼房，即文学院和法学院办公楼（时称汉卿南、北楼），并先后建造了学生宿舍、校长办公楼、俱乐部等设施。为了丰富教职工和学生的课余生活，又在俱乐部内设置了中西餐厅、台球室和图书室等。东北大学旧址的建筑可分为左、中、右三列。东北大学主要建筑各具特色，且保存完好，基本保留了民国时期房屋建筑中西合璧的结构形式，其规模和质量在当时亦是全国之首。

理工学院教学楼是东北大学旧址中北校的首批建筑物之一，也是北校规模最大的建筑，在当时的高校建筑中是佼佼者。该楼由德国建筑师设计，民国十二年（1923年）夏天开工，民国十三年（1924年）秋天正式竣工。该建筑为欧式风格，主体3层，另有半层地下室，钢筋混凝土结构。进门是大厅，为采光玻璃天井，各层均设有回廊，并充分利用楼梯的造型变化和空间穿插，造成丰富的空间效果和富丽堂皇的气派。楼后部的中间是礼堂。两侧共有44间教室，各教室的采光良好。理工学院办公室及各年级重要教室均设在理工大楼内，各系教室及图书教室设在第三层，其第一第二两层之左部，为物理系各种演讲室以及实验室，右部为化学系各种演讲室以及实验室，而理工学院之画图室亦暂设在第一层，其生物系、纺织系各教室设在办公楼内，理工预科之各种教室及图画教室则设在汉卿南楼及北楼各建筑内，暖气、电灯及卫生器具之设备均很完善。建筑物内墙用大理石镶嵌，大理石铺地；外墙水泥罩面，淡黄颜色。楼顶对称的大圆顶美观大方，四角屋面设有绿色盔顶，它的侧面开有三角形的老虎窗。建筑正面正中为三角形山花顶饰，造型令人难忘。

图书馆位于校园中心，民国十八年（1929年10月）由杨廷宝先生设计，复新公司施工。民国十九年（1930年）开工兴建，民国二十年（1931年）竣工，现由辽宁省文化厅使用。图书馆地上2层，半地下1层，建筑结构为砖混结构。图书馆的平面为“士”字形，前部主要为入口和阅览部分，后部为书库，中间的连接部分布置办公用房。室外正中的大台阶直达一层大厅，在一层主要设置小型的报刊、杂志等阅览室和研究室；二层是一个开敞的大阅览室，内圆形屋顶。大厅、阅览室空间宽敞。书库为五层，每层层高约2.5米。外墙采用棕色基调，庄重典雅。建筑正面正中向前凸出并相对两侧高出近一层的高度。下面二层以四框和中间的两根柱子形成三等分，每柱间设有一门、一窗，并用一个统一的拱券将它们组合一体，将立面中的重点强调出来。两侧以两个楼梯间作为中央体量的过渡，与两侧简洁的处理形成主从分明、重点突出的整体式构图。

东北大学旧址体育场位于校园北端，民国十八年（1928年）由杨廷宝先生主持设计，同年完工。因由张学良校长捐资兴建，故又称为“汉卿体育场”，又由于其主席台为罗马式建筑风格、看台为朝南开口的马蹄形，也有“罗马式马蹄形体育场”之称。整个设计体现了中西文化交融的风格。体育场为钢筋混凝土结构，地上1层，地下1层。东、西入口看台部分为三层建筑。看台中部设有司令台。正门为砖砌城楼箭雉式造型，三个大型拱券门洞，两侧各有一个中式传统的琉璃披檐方窗，坐席的栏杆以水泥做成中国仿清式样。

2001年6月25日，东北大学旧址被中华人民共和国国务院公布为第五批全国重点文物保护单位。

2018年11月24日，东北大学旧址入选“第三批中国20世纪建筑遗产项目。

东北大学旧址位于辽宁省沈阳市皇姑区北陵大街45号。

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