Công trình kiến trúc cổ kính và đẹp nhất của trường là Nhà Bát Giác, được xây dựng từ năm 1898. Ban đầu công trình có tên là Biệt thự Schneider (La villa Schneider), theo tên của chủ biệt thự là một chủ xưởng giấy người Pháp tên là Henri Schneider. Sau khi trường Trung học bảo hộ (tên thời thuộc địa của trường Chu Văn An), được thành lập, biệt thự được dùng làm nơi ở của hiệu trưởng người Pháp. Sau giải phóng, có thời gian tòa nhà được dùng làm nhà nghỉ của Công đoàn Sở giáo dục Hà Nội. Sau đó công trình bị bỏ không một thời gian khá dài. Trải qua nhiều năm xuống cấp trầm trọng, vào năm 1999, với sự giúp đỡ tài chính của vùng Île-de-France (Pháp), Nhà Bát Giác đã được tu sửa và dùng làm Thư viện của trường. Ngày nay, với vẻ đẹp kiến trúc hiếm có, Nhà Bát Giác trở thành một công trình nổi bật bên bờ hồ Tây mênh mang sóng nước. Khoảng không gian tuyệt vời của công trình này cũng là nơi lưu giữ rất nhiều kỷ niệm của các thế hệ học trò trường Bưởi - Chu Văn An…