岛内筑有多处炮台，与鱼珠炮台、沙路炮台形成三足鼎立之势，能把守控制江面，易守难攻，便于学习与练武；由于当时滇、桂军阀盘踞广州，为避开军阀的控制和干扰，需选择交通不便，远离市区的地方；还有岛上有清陆军小学堂的校舍，略加修葺，即可使用，还可节省人力和资金。因此孙中山决定把军校设在长洲岛上。军校大门坐南向北，面临珠江，在牌坊门额上书有白底黑字的“陆军军官学校”横匾，是国民党元老谭延闿的手笔。门前有两个哨岗，后面的两间房子是卫兵室。黄埔军校建立时，门口一副对联曰：升官发财请往他处，贪生畏死勿入斯门。横批：革命者来。大门内正面有一幢走马楼，称为校本部。校本部是一座岭南祠堂式四合院建筑，两层砖木结构，三路四进，即三条主要通道，四排房舍。在南北走向的中轴线东西两侧，房舍排列的形式一致，相互对称。
四排房子之间以走廊连通，四周有围墙，建筑面积1060平方米。全校自总理、校长、党代表之下，设政治、教授、教练、管理、军需、军医六部，机构总数约40个，还设有学员宿舍、饭堂、展览室等。但1938年在抗日战争中，遭日本战机炸毁。1996年月初，广州市政府耗资2000多万重建，于同年11月12日落成。黄埔军校大部分建筑物于1938年被日军飞机炸毁。1965年做了一次较大修缮，基本恢复原貌。1984年，建立黄埔军校旧址纪念馆。1996年，广州市政府按国家文物局批复的“原位、原尺度、原面貌”原则重建，6月16日奠基，11月12日落成，面积10,600平方米，耗资2000余万元，复原了孙中山、廖仲恺、***及教授、教练、管理、军需、军医各部的办公室和课室、师生的饭堂、寝室等，但由于赶工期而埋下了不少质量隐患。2005年，又投入1400多万元进行全面修缮，将严格按照“修旧如旧”和“不赶工期”两大原则。
1995年，黄埔军校旧址纪念馆被评为广州市爱国主义教育基地之一。2000年，又被评为广东省首批爱国主义教育基地之一。现有军校正门、校本部、孙总理纪念碑、中山故居、俱乐部、游泳池、东征烈士墓、北伐纪念碑、济深公园、教思亭等十几处建筑。
黄埔军校大门风格非常朴实，中央上方横匾上“陆军军官学校”几个大字，是谭延闿所书。校门于1965年由中国人民解放军南海舰队重新修建。在二门门口挂着一副对联：“杀尽敌人方罢手，完成革命始回头”，二门右侧墙壁上，挂着蒋中正手书的“亲爱精诚”校训。军校大门彩楼两旁原挂有一副对联：“升官发财，请往他处；贪生怕死，勿入斯门”，横额为“革命者来”。孙中山逝世后改为总理遗嘱中的“革命尚未成功，同志仍须努力”。
黄埔军校校本部是一座日字形的二层砖木结构、三路四进、回廊相通的楼房。军校创办时在原陆军小学堂祠堂式大门前面增建欧陆式大门。中山故居即“史迹陈列室”，原为清朝广东海关黄埔分关的旧址，称为学海楼。砖瓦混凝土混合结构两层，建筑面积805平方米，1952年重修。其中陈列有伴随聂荣臻数十年的皮箱、自己装了轮子的椅子、墨镜、墨盒，解放军中唯一外籍将军洪水使用过的手纺毛毯，抗日远征军名将郑洞国的私章等珍贵文物及不少校友的捐赠。
位于孙中山故居西的学生俱乐部是欧式红色建筑，礼堂讲台中央和两侧分别悬挂孙中山像、总理遗训、国民党党旗、中华民国国旗和林则徐焚鸦片、义和团抗击八国联军侵犯天津、沙基惨案和攻打惠州四幅大型油画；礼堂悬挂廖仲恺、朱执信、史坚如等名人像。黄埔军校当年的“清党”便是在俱乐部举行。俱乐部西侧的游泳池原是小船坞改建。黄埔军校后山的八卦山顶建有孙总理纪念碑，碑顶塑有孙总理铜像。1928年孙总理纪念碑奠基，1930年9月26日落成，碑座高40米，孙中山先生铜像高达2.6米，重逾2000斤，是先生当年的日本好友梅屋庄吉出资，牧田祥哉敬作，筱原金作工场铸造。碑的正面为“孙中山纪念碑”六个隶书大字，背面为总理像，东面为总理遗训，西面为总理开学训词。从山底到山顶的阶梯所在的山壁用石材装饰，表面镶有校训“亲爱精诚”四个大字。
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