Il pregio degli oggetti esposti e il successo della mostra del 1937 spinsero per la creazione di uno spazio museale apposito che li ospitasse in via permanente. Come sito si scelse il neonato quartiere realizzato per ospitare l'Esposizione universale del 1942 e nel 1939 fu presentato il progetto per l'edificio, realizzato dagli architetti Pietro Aschieri, Cesare Pascoletti, Gino Peressutti e Domenico Bernardini. L'opera era stata commissionata dalla FIAT, allora presieduta dall'imprenditore e senatore Giovanni Agnelli, come mostra delle vittorie fasciste; le opere della Mostra augustea della romanità vi sarebbero state esposte permanentemente al termine dell'Esposizione universale, che fu tuttavia differita con lo scoppio della seconda guerra mondiale. Proprio la sussistenza del conflitto bloccò i lavori per la realizzazione del museo e questi ultimi furono ripresi solo nel corso degli anni '50 su iniziativa del Comune di Roma grazie alla volontà della FIAT di portare a termine l'edificio. Nel 1952 furono inaugurate le prime sale per poi arrivare alla completa apertura al pubblico del complesso il 21 aprile 1955, in occasione del Natale di Roma. FIAT, che era proprietaria del complesso appena inaugurato, cedette il museo all'ente EUR che ne affidò la gestione, in comodato d'uso, al Comune di Roma.