钟楼坐北朝南，面阔37米，进深51.1米，占地面积1890平方米。楼高二层，以上再砌二层钟楼，总高24米。钟楼长宽均为4.5米，四面装置了时钟及长圆形玻璃窗，顶部设旗杆。正门是拱券形柱廊，廊宽4.9米，长4.9米，廊上有平台，廊下是门厅，楼下四周是柱廊走道。整座钟楼分为前后两部分。前半部为二层建筑，后半部为平房。前楼外檐有女儿墙栏干。四周转角处有小碉楼形式的墙面。上层有拱券形的窗户，在窗户之间的墙面上端饰有花草图案，下层窗户之间有双柱联立式的壁柱。整座楼房是砖木结构，其平面似“山”字形。
钟楼首层有一个面积300多平方米的礼堂，礼堂两侧的墙面上有上下两排窗户。礼堂门口是个十字形走廊。其东西两侧房屋当年是中山大学政治训育部和隶属于教务处的注册部、出版部的办公室，左侧有木楼梯通往二楼。二楼也有十字形走廊。其东侧原为中山大学校长办公室和秘书室、事务管理处办公室，西侧是校务会议室和鲁迅的卧室兼工作室。西窗外有一道宽2米、长50米的天台，与楼房前后相通。楼前为广场，西面为中山图书馆，其余为省博物馆办公展览用楼。
光绪三十四年(1908)这里被改为两广优级师范学堂。辛亥革命后，又改为广东高等师范学堂。1924年1月，中国国民党第一次全国代表大会在钟楼礼堂召开（国民党一大旧址已于1988年1月由国务院为全国重点文物保护单位）。同年，孙中山将广东高等师范学堂改为广东大学。1925年5月第二次全国劳动大会和广东省第一次农民代表大会在此举行。1926年下半年，为纪念孙中山，将广东大学改名为中山大学。
1927年1月-4月，鲁迅先生在中山大学任文学系主任兼教务主任、组织委员会委员时，曾住在钟楼，并写下了《在钟楼》等重要文章。1957年在此建立了鲁迅纪念馆。
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