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大连理工大学共有3个校区，形成“一校、两地、三区”的办学格局，三个校区颁发相同的毕业证书和学位证书 。

凌水主校区位于大连市甘井子区凌工路2号，是学校的法定住所，聚集了学校大部分核心教学、科研资源。这里设有化工学院、机械工程学院、医学部、经济管理学院等27个独立建制的学院及研究院，覆盖工学、理学、医学、文学等多个学科门类，同时也是学校各类大型活动、学术会议的主要举办地。

本校区有众多极具特色的景观和建筑，文化氛围与自然美景相得益彰。

大连理工大学的南校门是全国唯一一所能拍出“连理”照的高校校门，“连理”二字寓意美好，是必打卡之地。 

进入南门后是长长的水杉林，日光透过高大的水杉照射进来，形成斑驳的树影，景色十分迷人。 ​

凌水湖湖水清澈，湖边矗立着刻有“凌水湖”三字的石头，其字法源自屈伯川院长的笔迹。彩虹桥横跨凌水湖，是校园里的标志性建筑，傍晚的虹桥落日景色尤为浪漫。 

伯川图书馆外观设计典雅，内部设施先进。令希图书馆则是学校的又一标志性建筑，气势恢宏。 

刘长春体育馆是以“国内奥运第一人”刘长春教授名字命名的现代化综合体育馆，也是国内高校中功能最全、设施最先进的体育馆之一。 

校史馆是大工文化传承和对外展示的重要窗口，于2020年获批“辽宁省爱国主义教育示范基地”，其大门典雅厚重，适合拍照留念。

开发区校区2004年8月正式启用，地处大连市金普新区图强路321号，占地面积78万平方米。校区以信息技术相关学科为核心特色，设有国家示范性软件学院、集成电路学院等，开设软件工程、集成电路设计与集成系统等专业，还拥有大连理工大学 - 立命馆大学国际信息与软件学院，侧重培养信息技术领域的应用型和国际化人才。

盘锦校区2013年9月正式启用，地址在盘锦市辽东湾新区大工路2号，由学校与盘锦市合作共建。校区设有莱斯特国际学院、化工海洋与生命学院、商学院等，开设能源化学工程、海洋技术、电子商务等特色专业，学科布局侧重交叉学科和应用型学科，还开通了与凌水主校区之间的通勤班车，方便两校区师生交流。