Der in Formen des Wilhelminischen Barocks gehaltene, mit Sandstein verkleidete Museumsbau steigt mit zwei von korinthischen Pilastern zusammengefassten und mit einer Balustrade bekrönten Geschossen sowie einem niedrigen, durchfensterten Quadersockel unmittelbar aus dem Fluss empor. Die den Eckbau bekrönende, zurückgesetzte Kuppel markiert das ovale, reich gegliederte Haupttreppenhaus. In dessen Zentrum steht eine Nachbildung des Reiterstandbilds des Großen Kurfürsten von Andreas Schlüter. Daran schließt der Hauptraum des Museums an, die über zwei Geschosse reichende sogenannte Basilika, die mit den ausgestellten Kunstwerken den Eindruck eines echten Kirchenraums der Renaissance erwecken sollte. Dieser und weitere Räume verweisen auf das museumspädagogische Grundkonzept von Wilhelm von Bode, der mit Skulpturen, Gemälden sowie mit zeitgenössischen Ausstattungsstücken einen stimmungsvollen Gesamteindruck der entsprechenden Epochen vermitteln wollte.