Desde su creación la sede prevista para el Museo Arqueológico Nacional fue la actual, el Palacio de Biblioteca y Museos Nacionales, un gran edificio de nueva planta concebido en 1860 y situado en el Prado de Recoletos, cuya construcción necesitó más de treinta años y tres proyectos arquitectónicos para su culminación en 1892.
De 1867 a 1893, el Museo ocupó provisionalmente el Casino de la Reina, antigua finca de recreo cercana a la actual glorieta de Embajadores de Madrid, que el Ayuntamiento de Madrid había regalado a la reina Isabel de Braganza en 1817.