År 1888 började byggnadsarbeten med det nya huset och till 1897 års stora konst- och industriutställning på Djurgården var norra delen färdig. Efter ytterligare tio års arbeten invigdes hela museibyggnaden av kronprinsen den 8 juni 1907. Byggnaden var tänkt som ett nordiskt renässansslott och man kan på formspråket se att arkitekten Isak Gustaf Clason inspirerats av nordeuropeisk 1600-talsrenässans, som Frederiksborgs slott i Danmark och Vadstena slott i Sverige. Byggnadsmaterialet i fasaderna är sandsten från Roslagen och kalksten från Öland och Gotland. Stommen är utförd i tegel och granit medan bjälklagen i gallerierna är i en för tiden modern betongteknik.