ในปี 2537 มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี ได้แสวงหาที่ดินใหม่เพื่อขยายวิทยาเขตการศึกษาตามนโยบายของทบวงมหาวิทยาลัย โดยที่ดินใหม่ควรมีเนื้อที่ประมาณ 1,500 ไร่ เพื่อพัฒนาให้เป็นวิทยาเขตที่มีลักษณะเป็นเมืองมหาวิทยาลัย คือมี
- สถานที่เรียนและวิจัย
- สถานที่ทำสวนอุตสาหกรรม
- โรงเรียนและโรงพยาบาล
- ที่พักอาศัยของอาจารย์และนักศึกษา
- แปลงทดลองสำหรับงานด้านเกษตรกรรมเพื่ออุตสาหกรรม งานด้านทรัพยากร ชีวภาพและเครื่องจักรกลเกษตร
- สวนที่แสดงความหลากหลายทางชีวภาพ และสวนธรรมชาติ
- ที่พักผ่อนและเล่นกีฬา
- อ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่



มหาวิทยาลัยฯได้พิจารณาที่ดินในจังหวัดฉะเชิงเทรา จังหวัดพระนครศรีอยุธยา จังหวัดสมุทรสงคราม จังหวัดเพชรบุรี และจังหวัดราชบุรี ในที่สุดเห็นว่า จังหวัดราชบุรีมีความเหมาะสมมากที่สุดที่จะเป็นที่ตั้งของมหาวิทยาลัย เหตุผลเพราะจังหวัดราชบุรีอยู่ทางด้านทิศใต้ของ กรุงเทพมหานคร ที่ตั้งปัจจุบันของมหาวิทยาลัยก็อยู่ในด้านทิศใต้ของกรุงเทพมหานครเช่นกัน และระยะทางจากราชบุรีถึงที่ตั้งมหาวิทยาลัยปัจจุบัน ห่างประมาณ 150 กิโลเมตร การเดินทางไม่ต้องผ่านตัวเมืองของกรุงเทพมหานคร ทำให้สะดวกในการเดินทาง และจังหวัดราชบุรียังมีบรรยายกาศที่ร่มรื่น สงบ สวยงาม แต่เนื่องจากวิกฤตเศรษฐกิจในปี 2540 ทำให้การก่อสร้าง มจธ.ราชบุรี ล่าช้าออกไป โดยระหว่างนี้มหาวิทยาลัยฯได้นำหลักสูตรวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ คณะเทคโนโลยีสารสนเทศ หลักสูตรครุศาสตร์อุตสาหกรรมมหาบัณฑิตและหลักสูตรเทคโนโลยีบัณฑิต คณะครุศาสตร์อุตสาหกรรมและเทคโนโลยี เปิดสอนให้กับประชาชนในพื้นจังหวัดราชบุรีและใกล้เคียงที่ศาลาประชาคม อำเภอเมือง จังหวัดราชบุรี
ปัจจุบันมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี พื้นที่การศึกษาราชบุรี ตั้งอยู่เลขที่ 209 หมู่ 1 ตำบลรางบัว อำเภอจอมบึง จังหวัดราชบุรี บนทางหลวงหมายเลข 3087 ห่างจากอำเภอจอมบึงขึ้นไปทางอำเภอสวนผึ้ง 10 กิโลเมตร
ในปี 2553 มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี ได้รับการจัดสรรงบประมาณไทยเข้มแข็ง (SP2) จำนวน 500 ล้านบาท เพื่อสร้างพื้นที่การศึกษา ซึ่งประกอบไปด้วย
- อาคารเรียนรวม
- อาคารหอสมุดและสำนักงานผู้บริหาร
- อาคารปฏิบัติการ
- อาคารวิจัย
- อาคารหอประชุม
ในปี 2556 มจธ.ราชบุรีได้เปิดสอนหลักสูตรวิศวกรรมศาสตร์ โดยจัดการจัดการเรียนการสอนแบบ Residential College ของมหาวิทยาลัย Cambridge และ Oxford จากประเทศอังกฤษ ที่ให้นักศึกษาพักในมหาวิทยาลัย โดยที่มหาวิทยาลัยเป็นทั้งที่พัก และที่จัดการเรียนรู้ ดังนั้นนักศึกษาทุกคนที่ศึกษาอยู่ที่นี่จะต้องพักในที่พักของมหาวิทยาลัยเท่านั้น


