Nach Plänen von Friedrich August Stüler begann man 1843 zu bauen. Wegen der Revolution 1848 wurde das Innere erst 1855 vollendet, aber manche Bauarbeiten dauerten noch bis 1866. Die künstlerische Ausgestaltung besorgten die Bildhauer Gustav Blaeser, Friedrich Drake, August Kiss, Karl Heinrich Möller (1802–1882) und Hermann Schievelbein (1817–1867) sowie der Historienmaler Wilhelm von Kaulbach (1805–1874). Im II. Weltkrieg zerstört, wurde in den 60er Jahren der Verbindungsgang zum Alten Museum abgerissen und 1985 der Wiederaufbau des N. in Angriff genommen, aber bisher nicht abgeschlossen. Der gestreckte, horizontal gegliederte klassizistische Putzbau hat eine Höhe von drei Geschossen, ein quergestelltes mittleres Treppenhaus und zwei Innenhöfe. Vor dem Gebäude wurden dorische Säulengänge angelegt, die auch die Nationalgalerie umgreifen. Ursprünglich beherbergte das N. die prähistorische, die ethnologische und die ägyptische Sammlung, teilweise das Antiquarium, die Kunstsammlung und das Kupferstichkabinett. Die Restaurierung und Wiederherstellung des N. erfolgt nach Plänen des britischen Architekten David Chipperfield (* 1953).
Das N. steht unter Denkmalschutz.
Nach Plänen von Friedrich August 
Stüler 