Der Campus Charlottenburg ist das Herzstück des Instituts Berlin der PTB. Er besteht aus zwei Gevierten, und wird von der Marchstraße, der Fraunhoferstraße, der Kohlrauschstraße und der Guerickestraße begrenzt. Die Teilung durch einen Abschnitt der Abbestraße wurde durch dessen Integration in das Institutsgelände aufgehoben. In den historischen Gebäuden befinden sich heute genau wie in den Neubauten moderne Messräume mit hochwertigster Ausstattung für die Aufgaben der Fachabteilungen.
Der Campus Charlottenburg beinhaltet das Stammgelände der historischen Physikalisch-Technischen Reichsanstalt an der Marchstraße, und insgesamt vier zeitlich gestaffelte Erweiterungen. Das Gelände ist als bauliches Ensemble denkmalgeschützt. Das älteste Gebäude auf dem Charlottenburger Campus ist das Observatorium, welches als weltweit erstes Physiklaborgebäude 1895 nach Plänen von Paul Emmanuel Spieker und Theodor Astfalck eingeweiht und 2012 aufwendig restauriert wurde. Im Westen wird das Gelände durch den Hermann von Helmholtz-Bau abgerundet. Die restaurierte Halle des ehemaligen Deutschen Arbeitsschutzmuseum von 1903 ist wie das Observatorium ein Einzeldenkmal und beherbergt heute moderne Messlaboren und auch einen repräsentativen Hörsaal.
Heute sind wir bemüht, einerseits die Tradition zu bewahren, und andererseits einen modernen Wissenschaftscampus mit hoher Funktionalität und identitätsstiftender Gestaltung zu entwickeln

Aktuell sind die Torhäuser Süd und Nord in Errichtung.