Fondée en 1873, l’École polytechnique, première école francophone de génie au Canada, occupe d’abord des locaux situés sur la rue Saint-Denis, dans le Quartier latin. À la suite de la Seconde Guerre mondiale et en raison de l’essor industriel, la fréquentation des écoles et facultés de génie augmente. L’École polytechnique fait alors face à un manque d’espaces. Ignace Brouillet, alors directeur, prend en main le projet de construction d’un nouvel immeuble. Pour le choix du site, il se tourne naturellement vers le flanc nord du mont Royal, où est déjà bien implantée l’Université de Montréal, institution à laquelle son institution est affiliée depuis 1920.
Des négociations conduisent, au début des années 1950, à la signature d’un bail emphytéotique par lequel l’Université de Montréal cède, pour 99 ans, un terrain d’environ 37 000 mètres carrés, situé à côté du pavillon Principal. La nouvelle École polytechnique y est construite. La proximité de l’œuvre maîtresse d’Ernest Cormier est prise en considération par l’architecte Gaston Gagnier, lors de la conception du nouvel édifice. La brique de revêtement chamois, similaire à celle employée par Cormier, confère une homogénéité à l’ensemble. L’horizontalité des lignes de l’École polytechnique laisse le pavillon Principal dominer le paysage et la montagne, tout en donnant à l’école de génie une individualité, une autonomie.
Dans la foulée de l’inauguration du nouveau bâtiment et des modifications au programme, la renommée de l’École polytechnique de Montréal s’accroît, entraînant une hausse des admissions. Dans les années 1970 et 1980, des agrandissements au bâtiment initial sont ainsi réalisés pour répondre aux besoins de l’établissement.
Le 20 septembre 2011, la Coalition jeunesse Sierra, une organisation sans but lucratif, a décerné à l’École polytechnique la certification Campus durable. Cette certification reconnaît les efforts de l’institution en matière de développement durable.