天津市实验中学思学楼坐落在校园广场的西侧，是集教学、办公、会议、网络系统管理为一体的综合教学楼，楼名取自著名中科院院士吴文俊先生为该楼题写的“科海思学”。全楼建筑面积19252.53平方米。A、B区为教学区，共有49间学生教室；C区为学科、处室办公区，D区设有可分别容纳100人、400人的报告厅。全校区的各项数字网络系统、教育教学软件制作系统也在楼内。