臺灣大學工學院綜合新館位在工學院長方形街廓內的西半部。延續1990年完工的工學院大樓合院配置型態，新館建築量體由七層「ㄇ」字型的北棟，與六層「一」字型的南棟組成，二者共同圍塑出「口」字型的中庭空間。新館東側與工學院主樓相銜接，完成後全區呈一啞鈴狀配置。從小椰林道主入口進入，往東經由南棟一樓及半戶外的騎樓，可以抵達工學院的中央廣場。廣場上保留了舊機械工程館的東翼，作為工學院博物館使用。廣場旁新館複刻的舊機館室外梯，呈現了新舊空間交替的樣貌。舊機館面對王大閎設計的第一學生活動中心，形成了水杉道上重要的校園空間節點。

有別於現有工學院大樓封閉的四合院，風與光由南北兩棟新館間隙灑入中庭，並進入建物內部的廊道及導風塔，與梯廳、陽台串接形成了通風採光廊道。建築低樓層為行政辦公室，及共用的教室、會議廳；高樓層為師生專用的研究室與實驗室。空間皆以模矩尺寸規劃，以保有使用彈性。296席大演講廳（成志國際演講廳）位於中庭正下方，屋頂為位於二層的露台。演講廳西南屋面以折版倒角，由此拾階而下，可以銜接地面層的院落，及地下一層的採光天井。