Erstes Hauptgebäude war das „Pfründnerhaus“ in Ingolstadt, in dem die Universität von 1472 bis 1800 untergebracht war. In Ingolstadt erhielt die Medizinische Fakultät in der Nähe des Botanischen Gartens nach 13-jähriger Bauzeit 1736 ihr eigenes Gebäude inklusive eines Anatomischen Theaters.
In Landshut war die „Ludovico-Maximilianea“ zu Beginn nur provisorisch untergebracht, bis sie 1802 in die Räume des durch die Säkularisation aufgehobenen Dominikanerklosters umziehen konnte. Die Aufhebung und Verstaatlichung des kirchlichen Besitzes brachte der Landshuter Universität zudem die Aula des ehemaligen Jesuitenkollegs und Teile des Franziskanerklosters. Im Frauenkloster Hl. Kreuz wurde das Georgianum untergebracht, Medizin und Chirurgie im Krankenhaus. Der Kapuzinergraben diente als Reitbahn, ein Flügel der Burg Trausnitz als Observatorium.
Nach dem Umzug in die Landeshauptstadt München 1826 war die Universität zunächst im ehemaligen Jesuitenkolleg St. Michael untergebracht. Vierzehn Jahre später konnte die LMU in das heutige, von Friedrich von Gärtner entworfene Hauptgebäude umziehen. Die vielen Gründungen von Instituten, Kliniken, Lehrstühlen und Seminaren im Laufe des 19. Jahrhunderts machten einen Universitätsausbau unumgänglich. Rund um das Sendlinger Tor entstand zum Beispiel das Klinikviertel der LMU, mit mehreren Instituten sowie Bauten für Augenheilkunde, Psychiatrie und Zahnmedizin. In Harlaching wurde 1908 eine Orthopädische Klinik errichtet. Auch die Naturwissenschaften expandierten in der Stadt. An der Sophienstraße lag das unter Adolf von Baeyer berühmt gewordene Laboratorium. Die Physiologische Chemie konnte in einen Anbau des Botanischen Gartens und 1915 in ein eigenes Gebäude an der Karlstraße umziehen. Das Mathematisch-Physikalische Seminar fand dagegen in einer Erweiterung des Hauptgebäudes (1892–1894) Unterkunft. Die Geisteswissenschaften blieben im Universitätshauptgebäude. Dessen Nordflügel wurde 1897/98 entlang der Adalbertstraße verlängert. 1905–1909 erfolgte die Errichtung des Erweiterungstraktes mit Lichthof und Auditorium Maximum als Anschluss an den Bau Gärtners. Im 1899 an der Amalienstraße errichteten Neubau wurde die Forstwissenschaft untergebracht. Die Tiermedizin konnte 1902 ebenfalls in ein neues Gebäude an der Königinstraße einziehen.
Die Geschichte der Tiermedizin am Englischen Garten neigt sich jedoch langsam dem Ende entgegen: Bereits jetzt sind zahlreiche Einrichtungen der Fakultät am neuen Standort in Oberschleißheim im Norden Münchens angesiedelt. So die Kliniken für Vögel, Amphibien und Reptilien, für Schweine und Wiederkäuer; ein neuer großer Hörsaalbau ist entstanden, die Klinik für Pferde und das Gebäude für die Mikrobiologie befinden sich im Bau. Grund für die Umsiedlung ist nicht zuletzt der geringe Platz und eine relativ schlechte Verkehrsanbindung für Patientenbesitzer in Schwabing. Die entstehende Lücke am größten Parks München wird die Fakultät für Physik füllen: Das erste Gebäude, das Nano-Institut in der Königinstraße, ist bereits bezogen und die Forschung läuft.
Nach dem Zweiten Weltkrieg waren besonders das Hauptgebäude und die Areale der Kliniken sowie die naturwissenschaftlichen Institute schwer beschädigt. Beim Hauptgebäude war nur der Trakt mit der Großen Aula unbeschädigt geblieben. Da Säle in ausreichender Größe in München nicht verfügbar, weil sie beschädigt oder zerstört waren, fand die Verfassungsgebende Landesversammlung Bayerns in der Großen Aula statt: Hier wurde 1946 die bayerische Verfassung beschlossen.
Dennoch waren die Zerstörungen am Hauptgebäude und weiteren Liegenschaften der Universität so groß, dass man daran dachte, die LMU aus der Innenstadt zu verlegen. Man entschied sich dann allerdings für den Wiederaufbau beziehungsweise den Neubau der zerstörten Gebäude. Die Universitätsbibliothek konnte dabei in den an das Hauptgebäude angeschlossenen „Salinenbau“ umziehen. Das Klinikviertel wurde zwar wieder aufgebaut, mit dem Bau des Klinikums Großhadern dann doch teilweise an den Stadtrand verlegt. Grundsätzlich setzte sich seit dem Wiederaufbau der LMU die Tendenz zur Dislozierung fort, wodurch sie nicht dem Bild einer klassischen Campusuniversität entspricht. So wurde in Zusammenarbeit mit der TU München 1972 das Beschleunigerlabor der Sektion Physik in Garching eröffnet. 1992 zog die Forstwissenschaftliche Fakultät nach Weihenstephan an die TU München, 1999 die Fakultät für Chemie und Pharmazie nach Großhadern. 2009 folgte das Biozentrum in Martinsried, das die Fakultät für Biologie beherbergt. Gleich daneben entstand in den vergangenen Jahren das Biomedizinische Centrum, kurz BMC, das im Jahr 2015 eröffnet wurde. Das BMC versteht sich als Zentrum für angewandte Zellforschung. Die BMC-Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler erforschen die „Plastizität zellulärer Programme“. Die Kenntnis dieser Programme, ihrer Entwicklung, ihrer Anpassungsfähigkeit und Ausdifferenzierung, ihres Potenzials und ihrer Grenzen also, könnte Ansätze für neue therapeutische Strategien liefern. Das BMC steht beispielhaft für den Brückenschlag zwischen Grundlagenforschung und klinischer Anwendung.
Ebenfalls am Campus in Großhadern nahm im folgenden Jahr das Forschungszentrum für Molekulare Biosysteme, kurz BioSysM, seinen Betrieb auf. In dem Zentrum fasst die LMU systembiologische Forschung zusammen. Die Zusammenarbeit unter einem Dach befördert den konzeptionellen und technologischen Austausch und setzt interdisziplinäre Synergien frei.