Het stadhuis bestaat uit een vierzijdig complex van gebouwen, waarvan de gevelzijde paalt ten oosten aan de Botermarkt, ten noorden aan de Hoogpoort, ten westen aan de Stadhuissteeg en ten zuiden aan de Poeljemarkt.

De bouwgeschiedenis van het Gentse stadhuis werd van meet af aan sterk geconditioneerd door het feit dat van 1301 af (ordonnantie van Senlis), twee verschillende soorten schepenen bestonden, die elk een eigen schepenhuis betrokken. De belangrijkste waren de schepenen van de keure, die over het bestuur, het financiële beleid en de strafrechterlijke zaken beslisten; minder belangrijk waren de schepenen van gedele, bevoegd voor het regelen van voogdijen en erfeniskwesties.

Van de oudste schepenhuizen, waarover een aantal archivalische gegevens beschikbaar zijn, bleef zeer weinig bewaard. Enkel op de hoek van de Hoogpoort en de Botermarkt treft men nog een oude kelder aan, vermoedelijk van het huis Cardeloet, dat in 1321 aangekocht werd om op die plaats het oude, nu verdwenen schepenhuis van de keure op te richten. Deze kelder, nu steenkelder genoemd, bestaat uit twee tonvormig afgedekte traveeën, gescheiden door een rij van drie ronde zuilen met bladkapitelen van Doornikse steen.

Het oudste, bovengronds bewaarde gedeelte ligt midden in het stadhuiscomplex. Op 4 juni 1482 werd de eerste steen gelegd van dit rechthoekige gebouw in Ledesteen, opgericht voor de schepenen van de keure. De naam van de bouwmeester is niet bekend; daarentegen zijn tal van gegevens over het bouwverloop teruggevonden. De lange gevels van dit gebouw, die slechts vanuit de binnenplaatsen zichtbaar zijn, vertonen de kenmerken van de Brugse bouwstijl, getypeerd door de samenvatting van de traveeën in verticale geprofileerde nissen. De westelijke gevel bevat acht traveeën, afwisselend vier lage en vier hoge, die in dakvensters met trapgeveltjes uitgewerkt zijn. De oostelijke gevel bevat zes zichtbare traveeën, volgens eenzelfde ordonnantie uitgewerkt. De korte gevels zijn in trapgevelvorm afgewerkt.

Het interieur bestaat uit twee rechthoekige, boven elkaar gelegen zalen. Op de gelijkvloerse verdieping lag de collegekamer van de Keure, die nu als gemeenteraadszaal dienst doet. Van de originele binneninrichting is praktisch niets meer bewaard gebleven. In de tweede helft van de 19de eeuw werd dit gedeelte zeer vernieuwd. Daarboven ligt de Arsenaalzaal, waar eertijds de Gentse Collatie vergaderde. Merkwaardig is hier het prachtige houten tongewelf, dat in 1483 beschilderd werd door Geerolf van der Moortere. De oorspronkelijke schoorsteen aan de zuidkant is van de hand van beeldhouwer Joos den Otter. De schoorsteen aan de andere kant is een kopie uit de tweede helft van de 19de eeuw.

Tegen dit laatgotische gebouw, dat in 1484 beëindigd was, bouwde men in 1500 een klein tussengedeelte, waarin kleinere kamertjes als keuken of als griffie dienst deden. In dit gedeelte werd een kwarteeuw later de binnentrap van het nieuwe laatgotische schepenhuis ondergebracht.

Tussen 1519 en 1539 kwam dit nieuwe schepenhuis van de keure tot stand, volgens de plannen van twee Brabantse bouwmeesters Rombout Keldermans en Dominicus de Waghemakere. Van het groots opgezette project, waarvan de geveltekeningen bewaard bleven, kwam door allerlei omstandigheden slechts een klein deel tot stand. Langs de Botermarkt telt men vier traveeën, langs de Hoogpoort vijftien. Daartussen ligt de kleine, achthoekige hoektoren, die een andere travee-indeling kreeg. De gevel behoort tot de laatgotische flamboyante stijl en vertoont een zeer rijk uitgevoerde gevelordonnantie, uitgevoerd in een afwisseling van Ledekalkzandsteen en blauwe hardsteen van Ecaussines. De overdadige sculpturale versiering is vooral geconcentreerd op de gevelnissen, die bedoeld waren om de beelden van de graven van Vlaanderen te bevatten. De negentien beelden die men er nu aantreft, dagtekenen uit einde 19de, begin 20ste eeuw.

Het interieur van dit gebouw bevat de indrukwekkende Pacificatiezaal met bevloering in labyrintvorm en houten balkenzoldering. Deze zaal werd sterk gerestaureerd in de tweede helft van de 19de eeuw en bevat onder meer een minder geslaagde schoorsteen naar het ontwerp van de Franse architect E. Viollet le Duc. Naast deze Pacificatiezaal, zo genoemd naar de Pacificatie van Gent die daar in 1576 afgekondigd werd, ligt de éénbeukige, met netgewelf overspannen kapel van de keure, die als een meesterwerk in haar soort kan beschouwd worden. De kamer naast de kapel, huidige Commissiezaal, behoort tot dezelfde bouwperiode, evenals de monumentale binnentrap met een natuurstenen borstwering en mooi geprofileerde ribbengewelven. Deze trap leidt naar de Arsenaalzaal en de troonzaal, die slechts in 1635 afgewerkt werd, volgens het advies van architect Jacques Francquart.

Het schepenhuis van de keure werd nog verder uitgebreid in 1563-1564, toen een nieuwe eetkamer gebouwd werd voor de schepenen van de keure. Deze zaal, die binnen het complex gelegen is, werd later aangepast en als ledenkamer door de Staten van Vlaanderen gebruikt. De Staten van Vlaanderen beschikten sinds de tweede helft van de 17de eeuw over eigen lokalen in het stadhuiscomplex, waaronder dit salon, dat een indrukwekkende marmeren schoorsteen en een mooi stucplafond bevat.

Het gebouw werd voortgezet naar de Hoogpoort toe in 1580-1582, toen naar ontwerp van meester Joos Rooman onder meer een zeer merkwaardige gevel in renaissancestijl opgetrokken werd. De gevel van de zogenaamde Bollaertskamer vertoont de superpositie van drie verschillende orden, toegepast op zware gekoppelde driekwartzuilen. Uit verschillende gegevens blijkt dat de vier traveeën die tot stand kwamen, slechts een onderdeel vormden van een grootser gedacht, onbekend gebleven ontwerp.

Een volgende belangrijke fase kan gesitueerd worden tussen 1595 en 1618, toen een volledig nieuw schepenhuis van gedele in renaissancestijl opgetrokken werd. De bouwwerkzaamheden verliepen op een vrij onregelmatige wijze en uit archivalia blijkt dat verschillende bouwmeesters aan de totstandkoming van dit gebouw gewerkt hebben. In een voorbereidende fase van 1595 tot 1597 was de stedelijke meester-metselaar Loys Heindrickx belangrijk als ontwerper van plannen en mallen, die echter niet meer bewaard bleven. Na de dood van Heindrickx werd definitief gestart met de werken in 1600-1601, onder leiding van meester-steenhouwer Arent van Loo. De werken waren gevorderd tot het begin van de tweede verdieping, toen deze door gebrek aan geld opgeschort werden. In 1614-1615 startte een nieuwe bouwfase, waarbij beslist werd een derde verdieping aan het gebouw toe te voegen. De leiding van deze bouwfase werd gedeeltelijk waargenomen door Lieven en Pieter Plumion. In 1618 eindigde de ruwbouw; de gevels worden gekenmerkt door een schoolse toepassing van de opeenvolgende Toscaanse, Ionische en Korinthische driekwartzuilen en pilasters, geïnspireerd op de vormgeving van de Italiaanse renaissance-palazzi. De voorzijde langs de Botermarkt telt negentien traveeën, de zijgevels langs de Poeljemarkt negen traveeën, verdeeld in twee topgevels. Deze gevels werden meer fantasierijk uitgewerkt met motieven zoals voluten, nissen en obelisken, die meer in de lijn van de inheemse renaissance liggen. Het interieur van dit gedeelte werd vooral in de tweede helft van de 17de eeuw verrijkt met monumentale schoorstenen en schilderijen.

In de 17de en eerste helft van de 18de eeuw kwamen nog een aantal kleine kantoren tot stand aan de westzijde van het stadhuiscomplex. Een aantal van deze kleine kamers in barokstijl zijn gedateerd in het gewelf. Bij de uitvoering van deze werken waren onder meer de bouwmeester Bernard de Wilde en de steenhouwer Paschier Gravier betrokken.

In 1700-1701 werd een nieuwe woning voor de conciërge van de keure op de hoek van de Hoogpoort en de Stadhuissteeg opgericht. De zes traveeën brede conciërgerie werd gebouwd in een stijl, die zeer identiek is aan de barokke Gentse woonhuizen uit die tijd. Zeer karakteristiek is het mooie barokke ingangspoortje en de rijk uitgewerkte dakvensterpartij met jaartal MDCC.

Het laatste gebouw uit midden 18de eeuw, is de voormalige armenkamer (momenteel politiebureau), waarvan de gevel aan de Poeljemarkt paalt. De langgerekte gevel van twee bouwlagen hoog, telt negen traveeën; daaraan paalt een klein bijgebouw van twee traveeën. De drie middentraveeën worden beklemtoond door een driehoekig fronton, dat rust op vier rocococonsoles. In het fronton bevindt zich een oculus omgeven door decoratieve sculptuur, uitgevoerd door de beeldhouwer Jacques Martens.

Tijdens de 19de eeuw werd het stadhuis herhaaldelijk aangepast en werden zelfs historische gedeelten met sloping bedreigd. Onder de empire-architect J.B. Pisson werden in het laatgotische schepenhuis van de keure grondige aanpassingen uitgevoerd in de stijl van de tijd, waarbij bijvoorbeeld de laatgotische kapel verminkt werd om er een empire-trap op te richten ter gelegenheid van het bezoek van Napoleon. Circa 1870 werden restauratiewerken uitgevoerd onder leiding van architect A. Pauli en ingenieur J. Hofman, met medewerking van de Franse architect E. Viollet le Duc.

In 1880-1881 verrees langs de zijde van de Poeljemarkt een nieuw tussengedeelte, naar ontwerp van stadsarchitect Ch. van Rysselberghe. Deze gevel telt zeven traveeën, ingedeeld door een Toscaanse pilasterorde.

In de 20ste eeuw gebeurden nog enkele verbouwingen aan de westzijde van het complex en werden een aantal restauratieplannen voorgesteld en deels uitgevoerd. De belangrijkste gevels ondergingen in 1974-1975 een reinigingsbeurt.