Ленинский проспект стал «самой научной» магистралью столицы, ещё с конца 1920-х здесь стали размещать первые отечественные НИИ. Специально для их проектирования был создан проектный институт, возглавляемый выдающимся русским архитектором А.В. Щусевым, мастерская которого выиграла закрытый конкурс на проект Академического городка (участвовали также мастерские И.А. Фомина, Д.А. Фридмана, Н.А. Троцкого, ГИПРОГОРа).

Безусловно, каждый проект из, занявших левую сторону проспекта, новых зданий (а также улиц Косыгина и Вавилова) не мог быть лично спроектирован зодчим, но авторский почерк в самом понимании сталинской неоклассики остается видимым.

Общий замысел включал в себя постройку четырех десятков зданий, включенных в единый ансамбль Президиума Академии Наук СССР. Однако война спутала все планы, и в послевоенные планировки новой магистрали, разработанной в мастерской Александра Васильевича Власова, были включены не все довоенные разработки.

Как и другие главные корпуса своеобразного городка Академии Наук СССР, главное здание Физического института имени П.Н. Лебедева симметрично и, подобно усадебным постройкам, задвинуто внутрь участка. Его фланкируют два корпуса, фиксирующие углы квартала — это также отдельные научные учреждения. Физический институт занял самое монументальное здание среди всего комплекса — центральный вход обозначен высоким портиком с крупномасштабными колоннами коринфского ордера. Колонны обрамляют и боковые стены центрального ризалита — им вторят и два четырехколонных портика боковых крыльев здания, повернутых внутрь двора. Здание имеет сложный план и для использования естественного света состоит из сравнительно узких протяженных корпусов, охватывающих двор. Масштаб архитектурного замысла здесь уже не усадебный, а скорее древнеримский, имперский.