Das Museum wurde Ende der 1920er-Jahre nach einem Entwurf von Wilhelm Kreis auf Initiative des Dresdener Fabrikanten August Lingner errichtet, Erfinder des „Odol“-Mundwassers. 

Das Grundstück liegt prominent zwischen dem östlichen Rand der Innenstadt und dem Großen Garten. 
Beim Bombenangriff 1945 auf Dresden wurde das Gebäude schwer geschädigt und die Bebauung des Innenhofes fast komplett zerstört. Nach einem schnellen Wiederaufbau wurde die Empfangshalle, die sich als „Steinsaal“ in den Köpfen der Dresdner Bürger verankerte, zu einem der ersten öffentlichen Veranstaltungsorte nach dem Krieg in Dresden umfunktioniert.

Peter Kulka ging mit seinem Entwurf auf das ursprüngliche Konzept von Wilhelm Kreis ein. Er nahm alle späteren Ergänzungen, die zwischen 1945 und 1990 entstanden sind, zurück. Nach der Sanierung endet die Empfangshalle wie auch zur Erbauung wieder mit einer gläsernen Wand. Der dunkle Kern des Gebäudes erhält damit eine lichte Durchlässigkeit. Die Exponate des Museums wurden hochwassersicher in einem neuen, unterirdischem Depotgebäude im Innenhof untergebracht, auf dessen Dach sich eine begehbare Terrasse befindet. Diese weitet den Raum der Empfangshalle nach außen hin auf. 
 
Dem gerichteten dreischiffigen „Steinsaal“ wurden angrenzende Seitenräume als „Taschen“ für ein Café und den Museumsshop zugeordnet. Daraus entstehen Querwege zur Erschließungsachse, die den Eingangssaal zu einem Platz werden lassen, an dem sich die Wege der Museumsbesucher kreuzen. Die den Innenhof umgebenden Ausstellungssäle haben, wie im ursprünglichen Zustand, eine gleichmäßige Beleuchtung durch eine Tageslichtdecke erhalten. Der „Große Saal“ im Obergeschoss wurde zeitgemäß interpretiert und dient als moderner Veranstaltungssaal. Im vierten Obergeschoss bietet zusätzlich ein Hörsaal Platz für Veranstaltungen mit bis zu hundert Personen. 
 
Die Sanierung des denkmalgeschützten Gebäudes erfolgte von 1999 - 2011 allumfassend. 
Um den Ausstellungsbetrieb während der laufenden Sanierungsarbeiten zu ermöglichen, wurde die Gesamtsanierung in mehreren Teilbauabschnitten realisiert.