Das Alte Museum folgt mit seiner klaren Gliederung der äußeren Form dem Gestaltungskanon der griechischen Antike und verkörpert damit die in der Aufklärung wurzelnde Idee eines Museums als Bildungseinrichtung für das Bürgertum. Die Rotunde, dem Vorbild des Pantheon in Rom folgend, unterstreicht die sakrale Dimension des Museums als Kunsttempel.
Der Architekt hatte zuvor in London und Paris die Strukturen großer Museen studiert. Die Pläne für das Museum mit dem Standort an der Nordseite des Lustgartens entwickelte er um 1822/1823. Danach wurden komplizierte Gründungsarbeiten nötig, weil hier ein Verbindungskanal zwischen Kupfergraben und Spree verlief.[1] Für das Fundament wurden rund 3000 Kiefernholzpfähle in den Boden getrieben.[2] Erst 1825 konnte mit den Bauarbeiten für das Museum begonnen werden, die bis 1828 dauerten. Am 3. August 1830 (nach einer anderen Quelle am 1. April 1830)[2] wurde es seiner Bestimmung übergeben.
Das auf einem Sockel stehende, zweigeschossige Gebäude hat eine Länge von 87 Metern und eine Breite von 55 Metern. Es besteht aus einem flach gedeckten, kubischen Baukörper, der durch eine Vorhalle mit achtzehn kannelierten ionischen Säulen in Monumentalordnung nach außen abschließt. Die von zwei Eckpilastern begrenzte Halle öffnet sich zum Lustgarten hin. Auf dem Gebälk der Halle sitzen über den Säulen achtzehn sandsteinerne Adler. Die an der Front des Gebäudes angebrachte Weihinschrift lautet: