โรงเรียนอัสสัมชัญธนบุรี มีอาคารหลักทั้งหมด 18 อาคาร เป็นอาคารเรียน 8 อาคาร และอาคารอเนกประสงค์ 10 อาคาร [9]

อาคารรัตนบรรณาคาร เป็นอาคารศูนย์การเรียนรู้ที่ครบวงจรขนาดใหญ่ พื้นที่ใช้สอยจำนวน 4 ชั้นโดย สมเด็จพระกนิษฐาธิราชเจ้า กรมสมเด็จพระเทพรัตนราชสุดา ฯ สยามบรมราชกุมารี ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าโปรดกระหม่อมพระราชทานชื่อว่า "รัตนบรรณาคาร" อีกทั้งยังมีพระกรุณาธิคุณเสด็จพระราชดำเนินมาเปิดอาคาร นอกจากนี้ นายชวน หลีกภัย อดีตนายกรัฐมนตรี เป็นประธานวางศิลาฤกษ์ และพระคาร์ดินัลไมเกิ้ล มีชัย กิจบุญชู อัครมุขนายกมิสซังโรมันคาทอลิกกรุงเทพฯ เป็นประธานเสกอาคาร อาคารรัตนบรรรณาคาร ประกอบด้วย ห้องสมุดทวีปัญญา ซึ่งเป็นห้องสมุดขนาดใหญ่พิเศษใช้พื้นที่บริเวณชั้น 3 และ ชั้น 4 ภายในประกอบไปด้วย ห้องสมุดเสียง ห้องสิรินธร ห้องฉายภาพยนตร์ และห้องพิพิธภัณฑ์ ในส่วนชั้นที่ 1 และ ชั้นที่ 2 ประกอบไปด้วย ห้องประชุมรัตนบรรณาคาร ห้องประชุมไถง สุวรรณฑัต ห้องวิจัยครู สำนักผู้อำนวยการ ห้องโสตทัศนูปกรณ์ ห้องปฏิบัติการทางภาษา ห้องปฏิบัติการชีววิทยา ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์ ห้องปฏิบัติการแมคอินทอช ห้องปฏิบัติการวินโดวส์ ตลอดจนห้องปฏิบัติการสาระการเรียนรู้วิชาต่างๆ ห้องเซิร์ฟเวอร์ ห้องเลขาผู้อำนวยการ ห้องแนะแนว ห้องปฏิบัติการเคมี

หอประชุมหลุยส์ มารี เดอ มงฟอร์ต เป็นอาคารศูนย์การเรียนรู้ที่ทันสมัย สร้างขึ้นเพื่อเป็นเกียรติและอนุสรณรำลึกบุญคุณของ นักบุญหลุยส์ เดอ มงฟอร์ ผู้ก่อตั้งคณะภราดาเซนต์คาเบรียล โดยสมเด็จพระกนิษฐาธิราชเจ้า กรมสมเด็จพระเทพรัตนราชสุดา สยามบรมราชกุมารี ได้มีพระกรุณาธิคุณเสด็จพระราชดำเนินทรงเปิดอาคาร อาคารดังกล่าว ประกอบด้วย ห้องประชุมอเนกประสงค์ขนาดใหญ่พิเศษที่สามารถใช้เป็นได้ทั้งสถานที่ประชุม สนามกีฬาในร่ม และโรงละคร สามารถจุคนได้มากกว่า 2,000 คน นอกจากนี้ยังมีห้องประชุมมงฟอร์ตออดิโธเรียม ตลอดจนศูนย์ดนตรี ซึ่งประกอบด้วยห้องเรียนดนตรีไทยและสากล 20 ห้อง [10]

อาคารอัสสัมชัญ พระเจ้าวรวงศ์เธอ พระองค์เจ้าโสมสวลี กรมหมื่นสุทธนารีนาถ ทรงเปิดอาคารในงานฉลองครบ 30 ปีของโรงเรียน เป็นอาคารเรียนที่มีความยาวที่สุดในโรงเรียน ขนาดความยาว 135 เมตร ปัจจุบันประกอบด้วย ห้องเรียนนักเรียนระดับชั้น ป.5 - ม.2 จำนวน 40 ห้องเรียน ห้องปฏิบัติการคอมพิวเตอร์ 6 ห้อง ห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์ขนาดใหญ่ 2 ห้อง ห้องเรียนภาษาญี่ปุ่น ห้องเรียนภาษาจีน

อาคารราฟาแอล เป็นอาคารที่สร้างขึ้นเพื่อเป็นเกียรติแด่ ภราดาราฟาแอล ภักดี ทุมมกานนท์ ภราดาอาวุโส เป็นอาคารเรียนขนาดใหญ่พิเศษ 6 ชั้น ประกอบไปด้วย ห้องเรียนนักเรียนระดับชั้น ป.1 - ป.4 ห้องเรียนเปียโน ห้องคอมพิวเตอร์ 4 ห้อง ห้องเรียนศิลปะ ห้องแล็บ ห้องเรียนภาษาจีน ห้องเรียนเซรามิค ห้องประชุมราฟาแอล ห้องเสริมทักษะพัฒนาการเรียนรู้ ตลอดจนโถงอเนกประสงค์ขนาดใหญ่[11]

อาคารเทิดเทพรัตน์ 36 เป็นอาคารเฉลิมพระเกียรติ สมเด็จพระกนิษฐาธิราชเจ้า กรมสมเด็จพระเทพรัตนราชสุดา ฯ สยามบรมราชกุมารี ในโอกาสทรงเจริญพระชนมายุครบ 36 พรรษา โดยได้รับพระกรุณาธิคุณเสด็จพระราชดำเนินทรงเปิดอาคาร อาคารหลังดังกล่าวประกอบด้วยสระว่ายน้ำขนาด 25 เมตร และ 50 เมตร รวม 2 สระ ตลอดจนห้องเก็บอุปกรณ์พลศึกษา ห้องเก็บอุปกรณ์ศิลปะ ห้องพยาบาล และมีห้องอาหารอยู่บริเวณใต้อาคาร [12]

อาคารอิลเดอฟองโซ เดิมชื่ออาคารอำนวยการ หรืออาคาร 1 ต่อมาตั้งนามเพื่อเป็นเกียรติแด่ ภราดาอิลเดอฟองโซ มาเรีย ซีซีเรีย อดีตผู้อำนวยการคนที่ 2 ของโรงเรียน ประกอบด้วยห้องเรียนนักเรียนระดับชั้น EP (ENGLISH PROGRAM) และห้องปกครอง

อาคารเซนต์คาเบรียล เดิมชื่ออาคารวิทยาศาสตร์ หรืออาคาร 2 ต่อมาตั้งนามเพื่อเป็นเกียรติแด่อัครทูตสวรรค์กาเบรียล องค์อุปถัมภ์คณะภราดาเซนต์คาเบรียล ประกอบด้วยห้องเรียนนักเรียนระดับชั้น EP (ENGLISH PROGRAM) ห้องวิชาการ ห้องการเงิน และห้องธุรการ

อาคารยอห์น แมรี่ เป็นอาคารที่สร้างขึ้นเพื่อเป็นเกียรติและอนุสรณ์รำลึกถึงบุญคุณของ ภราดายอห์น แมรี่ ผู้ก่อตั้งโรงเรียนอัสสัมชัญธนบุรี อาคารหลังนี้เป็นที่ทำการของสมาคมศิษย์เก่าฯ ร้านค้าของโรงเรียน และห้องอาคารครัวต้นสน

อาคารเซนต์แมรี่ เดิมชื่ออาคารเซนต์หลุยส์ เปลี่ยนมาเป็นเซนต์แมรี่ ในสมัยภราดาเลอชัย ลวสุต เพื่อถวายแด่แม่พระ อาคารหลังนี้เป็นโรงอาหารขนาดใหญ่ 2 ชั้น ประกอบด้วยปีกซ้าย และ ปีกขวา โดยแต่ละด้านจะมีร้านอาหารด้านละ 25 ร้าน ส่วนชั้นบนจะเป็นที่รับรองของคุณครูและแขกทางโรงเรียน ในอดีตโรงอาหารชั้นบนจะเป็นของส่วนนักเรียนประถม และชั้นล่างจะเป็นของส่วนนักเรียนมัธยม ปัจจุบันส่วนรับประทานอาหารของนักเรียนประถม ได้ย้ายไปใช้โรงอาหารอาคารโกลเด้นจูบิลี่แล้ว

อาคารเซนต์ยอแซฟ เดิมเป็นอาคารที่สร้างขึ้นเพื่อใช้ในงานช่างของโรงเรียน จึงตั้งนามเพื่อเป็นเกียรติแด่นักบุญโยเซฟ ภัสดาพระนางมารีย์ นักบุญองค์อุปถัมภ์กรรมกร ปัจจุบันอาคารหลังนี้เป็น อาคารเรียนโปรแกรมการเรียนภาษาอังกฤษพิเศษจากศูนย์ BELL ประเทศอังกฤษ

อาคารเซนต์มาร์ติน เป็นอาคารที่สร้างขึ้นเพื่อเป็นเกียรติแด่ ภราดามาร์ติน ประทีป โกมลมาศ ครูใหญ่คนแรกของโรงเรียน อาคารหลังนี้เป็นที่พักของนักเรียนโครงการนักกีฬาช้างเผือก

อาคารเซนต์แอนดรูว์ เป็นอาคารที่สร้างขึ้นเพื่อเป็นเกียรติแด่ภราดาแอนดรูว์ อารมณ์ วรศิลป์ อดีตอธิการของโรงเรียน อาคารหลังนี้เป็นที่พัก สำหรับครูชาวต่างประเทศ เป็นอาคารสูง 12 ชั้น ตกแต่งห้องพักเหมือนโรงแรมชั้นนำ

อาคารลวสุต เป็นอาคารที่สร้างขึ้นเพื่อเป็นเกียรติแด่ภราดาชาลล์ โบโรเมโอ เลอชัย ลวสุต อาคารหลังนี้ใช้เป็นบ้านพักนักกีฬาโครงการพิเศษ

อาคารเซนต์ปีเตอร์ เป็นอาคารเรียนขนาดใหญ่ของระดับมัธยมศึกษาตอนปลาย โดย สมเด็จพระกนิษฐาธิราชเจ้า กรมสมเด็จพระเทพรัตนราชสุดา ฯ สยามบรมราชกุมารี ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าโปรดกระหม่อม เสด็จพระราชดำเนินมาเปิดอาคาร โดยอาคารนี้ตั้งนามเพื่อเป็นเกียรติแด่ภราดาเปโตร อานันท์ ปรีชาวุฒิ อธิการคนที่ 9 ของโรงเรียน ใช้เป็นอาคารเรียนของนักเรียนมัธยมศึกษาตอนปลาย โดยตั้งขนาบกับอาคารอิลเดอฟองโซและอาคารเซนต์คาเบรียล ประกอบด้วยห้องการเรียนที่ทันสมัยที่สุดในปัจจุบัน มีคอมพิวเตอร์ โปรเจกต์เตอร์ สมาร์ทบอร์ด ทุกห้องเรียน โดยในชั้นบนจะเป็นห้องประชุมเซนต์ปีเตอร์

อาคารโกลเด้นจูบิลี่ (ยิมเนเซียม) เป็นอาคารที่สร้างขึ้นเพื่อใช้ในการทำกิจกรรมต่างๆ รวมถึงรองรับกีฬาในร่มประเภทต่างๆได้โดย สมเด็จพระเทพรัตนราชสุดา ฯ สยามบรมราชกุมารี ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าโปรดกระหม่อม เสด็จพระราชดำเนินมาเปิดอาคาร ออกแบบโดยบริษัท ไทยโพลิคอนส์[13] โดยประกอบทั้งหมด 4 ชั้น ได้แก่ ชั้นใต้ดินเป็นลานจอดรถ ชั้น 1 เป็นโรงอาหารขนาดใหญ่ ชั้น 2 เป็น ห้องเรียนกอล์ฟ ห้องเรียนเทคอนโด ห้องเรียนการแสดงจากบางกอกแดนซ์ ห้องคหกรรม ห้องฟิตเนส เป็นต้น ส่วนชั้น 3 เป็นโรงยิมในร่มชื่อว่า มาร์ตินยิมเนเซียม ซึ่งสามารถปรับเปลี่ยนไปเป็นห้องประชุมขนาดใหญ่ได้ โดยสามารถรองรับได้ 1,000 คน

อาคาร Alexis Music Building ศูนย์ฝึกดนตรีวงโยธวาทิตซึ่งเป็นอาคารเรียนและฝึกซ้อมของนักเรียนวงโยธวาทิต

อีกทั้งยังมีสนามฟุตบอลใหญ่ 1 สนาม คือ สนามว่องประชานุกูล (เดิมชื่อสนามแอนดรูว์) สนามหญ้าเทียมบริเวณหน้าอาคารรัตนบรรณาคาร ลานอเนกประสงค์ ACT Sport Arena ซึ่งสามารถปรับเปลี่ยนเป็นสนามฟุตบอลเล็ก 2 สนาม หรือสนามบาสเก็ตบอล 2 สนาม หรือสนามเทนนิสได้ ในส่วนของจะประกอบไปด้วยสวนกาญจนาภิเษก โดยมีอาคารโดมแปดเหลี่ยม สร้างเพื่อเป็นที่ระลึกในโอกาสฉลองครบรอบ 50 ปี แด่พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวภูมิพลอดุลยเดช ใกล้ๆกันมีสวนสมุนไพร สวนพรรณไม้ในวรรณคดี สวนเศรษฐกิจพอเพียง บ้านดำรงไทย ตลอดจนอาคารขนาดกลางและขนาดเล็กอื่นๆ

อาคาร ACT Sport Arena เป็นสนามกีฬาในร่มอเนกประสงค์ขนาดใหญ่ สามารถแบ่งเป็น สนามเทนนิสขนาดมาตรฐาน สนามบาสเกตบอล สนามตะกร้อ และสนามฟุตซอลสำหรับการเรียนการสอนได้

อาคารจอดรถ 7 ชั้น สร้างขึ้นบนบริเวณเดิมของที่จอดรถหลังโรงเรียนและสวนพฤษศาสตร์ โดยอยู่ใกล้กับ ACT Sport Arena และอาคารลวสุต เพื่อแก้ไขปัญหาการจราจรโดยรอบในช่วงเช้าและช่วงเย็น เนื่องจากทางโรงเรียนไม่สามารถรองรับรถยนต์ผู้ปกครองที่มีความประสงค์จะจอดภายในบริเวณโรงเรียนได้เพียงพอ จึงดำเนินการก่อสร้างอาคารจอดรถขึ้นมาเพื่ออำนวยความสะดวกแก่ผู้ปกครองและนักเรียนรวมถึงบุคลากรในโรงเรียน โดยแบ่งเป็น ชั้น 1 บริเวณจอดรถตู้รับส่งนักเรียนของโรงเรียนและร้านค้า ส่วนชั้น 2 - 7 บริเวณจอดรถของผู้ปกครองและบุคลากร โดยสามารถจอดรถได้ 565 คัน ทั้งนี้ยังมีการสร้างทางเดินเชื่อมต่อระหว่างอาคารอีกด้วย โดยเปิดให้ใช้งานในปี 2562