Projektując elewacje Stefan Szyller najwięcej starań poświęcił ukształtowaniu fasady o wspaniałej ekspozycji od strony placu. Według zasady architecture parlante XIX-wieczne dekoracje budynków stylu wysokiego: rzeźby i płaskorzeźby, malarstwo, freski i sgraffito. Na gmachu umieszczono grupę rzeźbiarską Apoteoza Wiedzy. Przed 1944 rokiem przedstawiała ona Geniusza Wiedzy i siedzące u jego stóp kobiety – personifikacje Fizyki i Chemii oraz stojącego pośrodku chłopca, symbolizującego studiującą młodzież. Po powojennej rekonstrukcji w 1965 roku postać Chemii zastąpiono alegorią Architektury.
W 1915 roku niemieckie władze umieściły w gmachu szpital wojskowy, w wyniku czego uroczystość otwarcia Politechniki Warszawskiej 15 listopada tego roku odbyła się w Gmachu Fizyki.
Po kapitulacji Warszawy we wrześniu 1939 roku gmach został przejściowo zajęty przez oddziały Wehrmachtu, które usunęły z niego akta uczelni i pomoce naukowe. Po opuszczeniu gmachu przez niemieckich żołnierzy i przeprowadzeniu remontu w 1942 roku zaczął być on użytkowany przez Państwową Wyższą Szkołę Techniczną.