Το Μουσείο στεγάζεται σε νεοκλασικό κτίσμα του 1875, στην οδό Μελιδώνη 4-6, αντιπροσωπευτικό δείγμα του νεοκλασικισμού της εποχής, το οποίο πριν λάβει την τωρινή του μορφή και χρήση ήταν κατοικία και ανήκε στην οικογένεια Δημητρίου Πετρόπουλου.
Το 1967, το Αρχαιολογικό Συμβούλιο αποφάσισε την απαλλοτρίωση του ακινήτου δι΄αρχαιολογικούς σκοπούς (πράξη αρ. 13/15-12-1967), ενώ το 1996, το Υπουργείο Πολιτισμού& Τουρισμού παραχώρησε στο Κέντρο Μελέτης Νεώτερης Κεραμεικής το ακίνητο (απόφαση ΥΠΠΟ/ΑΠΑΛΛ/Φ12/55798/1524), για να μεταφέρει εκεί τους εκθεσιακούς του χώρους.
Η αποκατάσταση του κτηρίου πραγματοποιήθηκε με τη συγχρηματοδότηση της Ευρωπαϊκής Ένωσης.
