Ein Teil des Museums wurde 1897 mit der Stockholmer Kunst- und Industrieausstellung eröffnet. 1907 zog das Museum in das heutige Gebäude ein. Der Bau des Architekten Isak Gustaf Clason im Renaissancestil fällt vor allem durch seine große Mittelhalle auf. Diese ist 125 m lang und 24 m hoch. In ihrem Zentrum befindet sich eine sechs Meter hohe, polychrome Holzstatue des Bildhauers Carl Milles, die König Gustav Wasa sitzend auf seinem Thron darstellt. Seit 1971 steht das Gebäude als Byggnadsminne unter Denkmalschutz.