Zgrada Narodnog muzeja nalazi se u centru Beograda, na glavnom gradskom trgu, Trgu Republike. Podignuta je 1903. godine za Upravu fondova, po projektu arhitekata Andre Stevanovića i Nikole Nestorovića. Zdanje predstavlja reprezentativan primer monumentalnih javnih palata s kraja 19. i početka 20. veka. Koncipirana je u duhu akademskog eklekticizma sa dominacijom neorenesansnih elemenata. Ukrasne dekoracije na fasadama i u unutrašnjosti zdanja radio je Franja Valdman. Današnji Atrijum (nekadašnja Šalter-sala) i deo zgrade prema ulici Laze Pačua, dograđeni su 1930. godine. Zgrada je tokom Drugog svetskog rata pretrpela znatna oštećenja u bombardovanju a nakon rata je obnovljena, ali bez centralnog kubeta.
Narodni muzej u Beogradu je 1950. godine dobio ovu zgradu na korišćenje i konačno smestio svoje zbirke, koje su se od osnivanja Muzeja, 1844. godine, selile jedanaest puta. Svečano otvaranje za javnost, u novom prostoru, upriličeno je 23. maja 1952. godine.
Šezdesetih godina 20. veka, zalaganjem upravnika muzeja, dr Lazara Trifunovića, obavljeni su opsežni konzervatorsko-restauratorski radovi i zgradi je vraćen prvobitni izgled sa kubetom. U enterijeru je izvrše55na adaptacija za potrebe Narodnog muzeja, čime su delimično zadovoljene tadašnje potrebe institucije. Radovi su izvedeni prema nacrtima arhitekata Aleksandra Deroka, Petra Anagnostija i Zorana Petrovića.
Zgrada Narodnog muzeja u Beogradu je zaštićena kao kulturno dobro od velikog značaja za Republiku Srbiju.
Lokacije muzeja i muzejskih zbirki kroz istoriju:
- 1844. Zgrada Ministarstva prosvete (tada Popečateljstva prosveštenja), preko puta Patrijaršije, iza konaka kneginje Ljubice
- 1848. Topčijska kasarna, danas prostor između Nemanjine i Sarajevske ulice
- 1861. Zgrada Uprave prosvete, pored Vaznesenjske crkve, u ulici Kraljice Natalije
- 1863. Zdanje majora Miše Atanasijevića
- 1891. Privatne kuće na Kraljevom trgu, na mestu današnjeg Filološkog fakulteta, kuća majora Miše Anastasijevića i kuća braće Veličković
- 1898. Kuća Stevče Mihailovića, na uglu ulica Kneza Miloša i Birčaninove, na mestu današnjeg Generalštaba
- 1916. Zgrada Vračarske štedionice, na uglu ulica Kralja Milana i Kneza Miloša
- 1922. Kuća Raše Miloševića, u ulici Kneza Miloša 58, današnji potez između ambasada Hrvatske i Nemačke
- 1929. Konak kneginje Ljubice
- 1935. Zgrada Novog dvora, danas zgrada Skuštine grada Beograda
- 1948. Zgrada Berze rada na Studentskom trgu 13