Osmanlı İmparatorluğu döneminde Karakol Binası olarak yapılan Maçka Yerleşkesi’nde 1970’li yıllarda eğitime başlanmıştır. Şehir kampüsü olan yerleşkenin içerisinde; İşletme Fakültesi, Yabancı Diller Yüksekokulu, Türk Musikisi Devlet Konservatuarı, Müzik İleri Araştırmalar Merkezi Kütüphanesi, Yabancı Diller Yüksekokulu Kütüphanesi, İşletme Fakültesi Kütüphanesi, Konservatuvar Kütüphanesi, İTÜ Vakfı ofisleri, İTÜ Sosyal Tesisleri ve yemekhane bulunmaktadır.

Ana yerleşim birimi olan Ayazağa Yerleşkesi, İstanbul’un yeni iş ve ticaret merkezi konumuna gelen Maslak bölgesindedir. Bu kampüste bulunan 7/24 açık Mustafa İnan Merkez Kütüphanesi, Merkezi Derslik binaları, Kültür ve Sanat Birliği, Spor Birliği ve 75. Yıl Öğrenci Sosyal Merkezi kampüsün yoğun yaşam alanlarıdır. Girişimcilik ve İnovasyon çalışmaları için açılan 9 farklı Arı Teknokent, Arı Motorlu Taşıtlar Merkezi ile İTÜ KOSGEB mevcuttur. Ayrıca, Mediko Sağlık Merkezi, 5100 kişilik stadyum, olimpik havuz, çeşitli kafeler ve bir de yapay gölet bulunmaktadır. Ayazağa Yerleşkesi’nde İTÜ metro durağı bulunmaktadır.

Yerleşke, İngiliz mimar Williams James Smith ve yardımcısı Osmanlı kalfa İstefan tarafından 1846-1852 yılları arasında, Mekteb-i Tıbbiye-i Şahane (Askeri Tıbbiye) için hastane olarak yapılmıştır. 1860′ta kışla olarak kullanılan yerleşke, Cumhuriyet’ten sonra Maarif Vekâleti’ne (Eğitim Bakanlığı’na)  verilmiş; 1950 yılında İTÜ Rektörlüğü, Mimarlık ve İnşaat Fakülteleri yerleştirilerek hizmete başlamıştır.

Gümüşsuyu Yerleşkesi, Taşkışla Yerleşkesi ile birlikte 19. Yüzyıl İstanbul’unda en önemli ticaret ve kültür merkezi olan ve bugün de aynı işlevleri sürdüren Taksim bölgesindedir. Yerleşke içerisinde; Makina Fakültesi, Tekstil Teknolojileri ve Tasarım Fakültesi, Makine Fakültesi Ratip Berker Kütüphanesi, kapalı spor salonu ile açık hava spor alanları, yemekhane, kız ve erkek öğrenci yurdu bulunmaktadır.

1992 yılında İTÜ Denizcilik Fakültesi’nin kurulmasıyla eğitime başlamıştır. Bir şehir kampüsü olan yerleşke içerisinde Denizcilik Fakültesi, Denizcilik Fakültesi Kütüphanesi, simülasyonlar yerine gerçek manevra tekneleri, 25 kişi kapasiteli denizde canlı kalma laboratuvarı, kapalı eğitim ve yüzme havuzu, 33 m boyu ve 17 m eniyle Türkiye’nin en büyük dalga simülasyonu yapabilme fonksiyonlu eğitim havuzu, yemekhane ve yurt bulunmaktadır.