นับแต่เริ่มก่อตั้งจนถึงปัจจุบัน ตลาดหลักทรัพย์แห่งประเทศไทย เคยมีที่ทำการมาแล้วสี่แห่ง โดยแห่งแรกตั้งอยู่ที่ห้อง 412 ชั้น 4 อาคารศูนย์การค้าสยาม เลขที่ 965 ถนนพระรามที่ 1 แขวงปทุมวัน เขตปทุมวัน กรุงเทพมหานคร นับแต่เริ่มก่อตั้งเมื่อ พ.ศ. 2518 จนกระทั่งเมื่อวันที่ 3 พฤษภาคม พ.ศ. 2526 ตลท.ย้ายที่ทำการเป็นครั้งแรก ไปยังอาคารสินธร เลขที่ 130-132 ถนนวิทยุ แขวงลุมพินี เขตปทุมวัน[2] ต่อมาตั้งแต่วันที่ 7 เมษายน พ.ศ. 2541 ตลท.ย้ายที่ทำการ มายังอาคารเลขที่ 62 ถนนรัชดาภิเษก แขวงคลองตัน เขตคลองเตย ซึ่งเป็นตึกอาคารของ ตลท.เอง[3] แต่เช่าที่ดินกรรมสิทธิ์จากสำนักงานทรัพย์สินส่วนพระมหากษัตริย์ และตั้งแต่วันที่ 4 มกราคม 2559 [4] ตลท.ได้ย้ายที่ทำการไปยังตึกแห่งใหม่ มีรั้วกำแพงติดกับบริเวณของสถานเอกอัครราชทูตสาธารณรัฐประชาชนจีนประจำประเทศไทย และเป็นส่วนหนึ่งของโครงการศูนย์ธุรกิจตลาดทุน โดยในบริเวณใกล้เคียงกันยังมีอาคารเอไอเอ แคปปิตอล เซ็นเตอร์ ซึ่งเป็นอาคารสำนักงานขนาดใหญ่อีกด้วย

สมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี เสด็จพระราชดำเนินเป็นประธานในพิธีเปิดอาคารสำนักงานแห่งใหม่ ตลาดหลักทรัพย์แห่งประเทศไทย และพิพิธภัณฑ์เรียนรู้การลงทุนแห่งแรกในประเทศไทย ในวันอังคารที่ 31 พฤษภาคม 2559 เวลา 14.00 น.

อนึ่ง สำหรับห้องค้า ซึ่งจะมีกระดานไฟฟ้าแสดงรายการหุ้นขนาดใหญ่ คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลสำหรับตรวจสอบข้อมูลราคาหุ้น รวมไปถึงตัววิ่งข้อมูลราคาซื้อขายตลาดหุ้นผ่านสื่อโทรทัศน์บางแห่ง มิได้เป็นส่วนหนึ่งของตลาดหลักทรัพย์ฯ แต่อย่างใด หากแต่บริษัทหลักทรัพย์ต่างๆ มักดำเนินการจัดสร้างขึ้น ภายในสำนักงานของตนเอง โดยส่วนมากจะตั้งอยู่ภายในอาคารสินธร ซึ่งนักลงทุนสามารถเข้าใช้สำรวจราคาหุ้นได้ ภายใต้เงื่อนไขที่ บล.แต่ละแห่งกำหนดไว้[ต้องการอ้างอิง]