Музей древностей Екатеринославской губернии был основан в 1849 г. Вначале он размещался в одной из комнат потемкинского дворца, позднее по инициативе Екатеринославского научного общества началось строительство специального здания. Проект разработан арх. Г.И.Панафутиным в модернизированном классицистическом стиле. Старое здание музея одноэтажное. Здание и интерьеры отделаны лепкой. Старая часть соединена с новым двухэтажным зданием, в котором размещена экспозиция, и зданием диорамы "Битва за Днепр".

Возле музея установлена коллекция скифских баб. В 1968 - 77 гг. проведены работы по реконструкции здания (арх. В.А.Зуев): пристроено новое помещение, в котором разместились диорама "Битва за Днепр" и экспозиция исторического музея им Д.И.Яворницкого с выставочным залом.