Mit seiner klassizistischen Architektur bildet das zwischen 1912 und 1915 nach Plänen des Museumsarchitekten Theodor Fischer errichtete dreiflüglige Museumsgebäude an der Friedrich-Ebert-Allee den Auftakt zur Wiesbadener Kulturmeile, die sich von hier aus entlang der Wilhelmstraße bis hin zum Staatstheater zieht. Theodor Fischer war berühmt für seine Proportionstudien, deren Ergebnisse dem Wiesbadener Museumsbau von außen und von innen bis heute einen ganz besonderen Charakter verleihen.

Anfang der neunziger Jahre wurden an dem Museumsbau gravierende Bauschäden sichtbar, deren Beseitigung mehrere Sanierungsschritte in Anspruch nahm.

Bis 2001 wurden für rund 12 Mio € der Turm der Winde und die Kunstsammlung saniert. Unter der nördlichen Arkade wurde ein schwellenfreier Zugang geschaffen und es wurden Sanitäranlagen und Personenaufzüge für Behinderte eingebaut.

Leitmotiv für die zwischen 1994 und 1997 durchgeführte Sanierung der Kunstsammlung war die Anlehnung an Theodor Fischers Proportionslehre. Den Architekten Schultze & Schulze aus Kassel gelang es, einen "Neubau im Altbau" zu schaffen, in dessen übersichtlichen Raumfolgen und großzügigen Raumzuschnitten sich die Kunst an strahlend weißen Wänden präsentiert. Modernste Klima- und Sicherheitstechnik bleiben demgegenüber weitgehend unsichtbar, durch absenkbare Lichtdecken fällt schattenloses Oberlicht.