En genomförbarhetsstudie på 60 000 pund kommer att undersöka hur man kan förändra Aberystwyth University's Old College och kostnaderna.
Byggnaden öppnades 1865 som hotell, men köptes senare av en grupp filantroper som grundade universitetet.
Det är hem för olika avdelningar och används för undervisning.
Universitetet sa att Old College var ett av de bästa exemplen på det gotiska väckelsearkitekten John Pollard Seddons verk.
Det är en av stadens mest igenkännliga byggnader med spiror, torn, gargoylerade parapeter och branta tak "som ett franskt renässansslott".
Planer inkluderar att skapa ett "kulturellt kvartal" baserat runt Old College, ett forskarutbildningscentrum som tillhandahåller undervisning i världsklass, inlärnings- och studieutrymmen, ett konstgalleri, och föreläsnings- och performanceanläggningar.
Universitet rektor professor April McMahon sade: "Forskning visar konsekvent att Aberystwyth University är erkänd som en av de bästa platserna att studera för grundexamen.
"Vi vill bygga vidare på det och utveckla ett forskarutbildningscentrum i världsklass.
"Gamla högskolan bör dock ha ett gemensamt fokus såväl som ett akademiskt.
"Vi vill tillhandahålla en resurs för invånare och besökare samt studenter och personal.
"Vår vision är för toppmoderna inlärningsanläggningar, utställningslokaler, en universitetsbutik och en första kontaktpunkt för lokala företag – att verkligen föra samman staden och klänningen i ett nytt kulturkvarter."
Regenerationsminister Huw Lewis sade: " Den gamla högskolan är en ikonisk byggnad i Aberystwyth och genljuder med nuvarande och tidigare studenter vid universitetet.
"Situationen i centrum av staden kan utgöra en brännpunkt för områdets förnyelse och de potentiella idéer som presenteras låter oerhört spännande."
Den slutliga förstudien, som också kommer att omfatta ett antal andra universitetsfastigheter, beräknas vara klar i mars 2013.
Det kommer att finansieras av en walesiska regeringens förnyelsefond och universitetet.
Aberystwyth har identifierats som ett förnyelseområde av den walesiska regeringen och upp till 10,3 miljoner pund har gjorts tillgängliga för investeringar, som används i ett antal projekt i staden.
En viktoriansk universitetsbyggnad i Aberystwyth skulle kunna omvandlas till ett forskarutbildningscentrum enligt planer för ett nytt "kulturellt kvartal".