El edificio ha sido sometido a diversas expansiones y renovaciones. La más importante de sus expansiones fue la construcción de una nueva ala este a comienzos del siglo XX, basándose para ello en los planos de Anastasios Metaxas, así como la construcción de un edificio de dos plantas diseñado por George Nomikos entre 1932 y 1939. Estas expansiones eran necesarias para poder albergar una colección de objetos en continuo y rápido crecimiento. La más reciente reforma tardó un año y medio en completarse, período en el cual el museo permaneció cerrado, reabriendo sus puertas en julio de 2004, coincidiendo con la celebración de los Juegos Olímpicos. La reforma incluyó mejoras técnicas y estéticas en el edificio, reorganización de la colección y reparación de los daños que había producido al edificio el terremoto acaecido en 1999. Las salas que albergan los frescos minoicos abrieron al público en 2005.