Cơ sở vật chất trong nhà trường – yếu tố quan trọng bảo đảm yêu cầu nâng cao chất lượng đào tạo, NCKH – thường xuyên được nâng cấp. Nhà trường có hệ thống phòng học, phòng học đa năng trang bị đầy đủ máy móc; hệ thống phòng thí nghiệm ở một số tổ bộ môn được đầu tư máy móc hiện đại đáp ứng yêu cầu học tập và nghiên cứu khoa học của giáo viên và học sinh; thư viện hiện đại, sân vận động, nhà thi đấu đa năng, v.v... phục vụ thiết thực cho hoạt động dạy và học. Cảnh quan môi trường, khuôn viên trong trường luôn được giữ gìn xanh, sạch, đẹp, làm cho Trường THPT Nguyễn Thị Minh Khai trở thành môi trường giáo dục lành mạnh trong hệ thống các trường THPT của Thủ đô.