Das Museumsgebäude wurde errichtet, um der im 19. Jahrhundert stark angewachsenen "Sammlung hamburgischer Altertümer" ein geeignetes Domizil zu schaffen. Als Bauplatz wählte man die ehemalige Bastion "Henricus" in den Wallanlagen.Um die erhebliche Baumasse, die sich störend auf die Landschaft auswirken mußte, abzumildern, schuf Fritz Schumacher eine malerische Gruppierung. Mit Hilfe von Mansardendächern ließ er das dritte Stockwerk scheinbar verschwinden. Den Baukörper orientierte er an die keilförmige Bastion, was die ungewöhnliche schräglage zum Holstenwall zur Folge hatte.
Das Museum besteht aus zwei axialen Klinkerbauten mit Sockeln und Ornamenten aus Werkstein. Erinnerungen an barocke Anlagen weckt der Eingangs- und Verwaltungsbau mit Seitenflügeln und Ehrenhof.
Im Innern findet sich eine monumentale Treppenhalle vor einem großen Apsisfenster mit Blick in den winkelförmigen Innenhof. Die Anordnung der Sammlungsräume führt den Besucher im Rundgang um den Hof. Die Räume zeigen unterschiedliche räumliche Volumen und Stimmungen, die besonderen Exponaten die individuelle Umgebung sichern.Im Hof und in die Außenwände sind historische Portale und skulpturaler Bauschmuck von abgebrochenen Bürgerhäusern eingebaut.
Nach einem Entwurf von Gerkan, Marg und Partner überdachte man 1989 den Innenhof mit einer Glasgitterschale.
(Lit.: Fischer, Manfred F.: 1994, S. 23, Frank, Hartmut (Hrsg.): 1994, S. 244-245)