A mediados del siglo XIX el gobierno decidió construir un edificio, el llamado Palacio de Biblioteca y Museos Nacionales, con objeto de alojar en él la Biblioteca Nacional, el Museo Arqueológico Nacional —todavía no creado por entonces— y el Museo Nacional de Pinturas.

 

El emplazamiento elegido fue un solar situado al final del Paseo de Recoletos, zona en plena expansión en aquellos momentos, y el arquitecto elegido fue Francisco Jareño y Alarcón, a quien se le encargó el proyecto en 1862.​ Este fue aprobado por la Junta de Obras Públicas en 1865 y ese mismo año comenzaron las obras de desmonte en el terreno. El 21 de abril de 1866, la reina Isabel II colocó la primera piedra.

 

A lo largo de los años que Jareño estuvo al frente, se sucedieron varios proyectos, distinguiéndose dos generales: el aprobado en 1865 y el anterior a 1871. A ellos se unieron proyectos parciales y reformas y algunas simplificaciones.

 

Finalmente, en 1884 se encargó otro proyecto a Antonio Ruiz de Salces, que se llevó a cabo hasta la terminación del edificio.

Hasta 2008, que se ejecutó una renovación completa del edificio.