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Großherzog Friedrich Franz II. ließ den Museumsbau nach Entwürfen von Hermann Willebrand errichten; eröffnet wurde er 1882 und galt damals als technisch wegweisend.
Gemeinsam mit Schloss, Staatstheater, Staatskanzlei und Altem Palais bildet das Museum am Alten Garten einen der wenigen vollständig erhaltenen historistischen Plätze Deutschlands.