Das in den Jahren 1905 bis 1907 von der Stadt eigens für die Oberrealschule errichtete Schulgebäude in der Hardstraße beherbergte diese zunächst bis zum Ende des Zweiten Weltkrieges. Von den französischen Streitkräften 1945 requiriert, diente es dann diesen zur Unterbringung ihres eigenen französischen Gymnasiums. In dieser Zeit fand der Unterricht der Oberrealschule bzw. des Markgraf-Ludwig-Gymnasiums im Gebäude des Gymnasiums Hohenbaden im Wechsel mit diesem vormittags oder nachmittags statt.

Seit der Freigabe für den Schulbetrieb des MLG im Jahre 1954 blieb das Schulgebäude die nächsten zwanzig Jahre weiterhin unverändert in der 1907 fertiggestellten Form und Ausstattung. Allein der schöne Turmhelm musste abgetragen werden, da er zu baufällig und so zu einer Gefahr geworden war. Die Zunahme der Schüler des MLG zu Beginn der Siebzigerjahre und die wachsende Bedeutung des naturwissenschaftlichen Unterrichts führten zum Bau eines eigenen Schultraktes für die Naturwissenschaften, der 1974 in Betrieb genommen werden konnte. Er ist mit dem Hauptgebäude durch einen geschlossenen Übergang verbunden und beherbergt in drei Stockwerken die Fachräume und Sammlungen der Fächer Physik, Biologie und Chemie. Jedem dieser Fächer stehen dort ein Hörsaal und ein gut ausgerüsteter Praktikumsraum zur Verfügung. Zuletzt wurde 1983/84 eine zweiteilbare Sporthalle auf dem MLG-Gelände erstellt.

Bereits 1980 wurden im Hauptgebäude ein Informatik- und ein Technikraum eingerichtet und überdurchschnittlich ausgestattet. Die Ausstattung des Informatikraumes wird seither laufend der technischen Entwicklung angepasst, da der Unterricht auf diesem Gebiet die Schüler und Schülerinnen befähigen soll, mit den auf dem Markt befindlichen Angeboten im Datenverarbeitungsbereich sinnvoll umzugehen. 1997 erfolgte u.a. der Anschluss des Informatikraums an das Internet. Zum Schuljahr 2000/2001 wurde ein zweiter Informatikraum eingerichtet, der ebenfalls an das Internet angeschlossen ist. Während im ersten Informatikraum Macintosh-Computer der neuen Generation (sog. iMacs) installiert sind, ist der zweite Raum mit herkömmlichen Personalcomputern (sog. PCs) bestückt. Darüber hinaus stehen den Schülerinnen und Schülern weitere Übungsgeräte im Schulgebäude zur Verfügung. Schließlich ist seit dem Schuljahr 2000/2001 auch ein wachsender Pool an Ausleihgeräten (Laptops und Beamer) für Projekte vorhanden.
Bei der ständig zu erneuernden Ausstattung wird die Schule insbesondere im Bereich moderner Medien seit Jahren in zunehmendem Maße vom Freundeskreis des MLG, von Stiftungen der Grenke-Leasing AG und der Stadtsparkasse und durch Zuwendungen von Institutionen, Betrieben und Bürgern der Stadt Baden-Baden und ihrer Umgebung großzügig finanziell unterstützt.