Com 11.417 metros quadrados de área construída, dos quais 3.500 eram área de exposição, o edifício recebia anualmente 150 mil visitantes. Fundado por decreto real de D. João VI em 1808, o museu é uma das marcas deixadas pela família real portuguesa aquando da sua estadia no Brasil. Inicialmente instalado no Campo d’Santana, o museu foi criado pelo rei para promover a “educação, a cultura e a difusão da ciência” na cidade que foi capital do império português.
Por esta altura, a família real estava instalada no Palácio de São Cristóvão, residência que tinha sido oferecida por um mercador à família. O palácio tinha sido construído por volta de 1803 e era à época considerada a mais luxuosa residência do Rio de Janeiro. Tinha três andares: o primeiro para serviços gerais, o segundo (mais ornamentado) para receber visitas e o terceiro destinado a dormitórios e à vida familiar.
Esta foi a residência oficial da família real portuguesa entre 1808 e o seu regresso a Portugal em 1821. Com a proclamação da independência do Brasil (1822), tornou-se na residência oficial do imperador, que aqui habitou até 1889, ano em que o país se tornou uma república. Foi também neste ano que o palácio recebeu a primeira Assembleia Constituinte do Brasil.