Il Museo di Wiesbaden fu costruito nel 1911-20 come museo municipale su progetto dell'architetto Theodor Fischer nella Kaiserstraße (oggi Friedrich-Ebert-Allee 2). In base alle tre collezioni da ospitare, fu creato un complesso di edifici in più parti, quasi simmetrico, nello stile del rigoroso neoclassicismo, con un'ala principale su Friedrich-Ebert-Allee e due ali laterali adiacenti ad angolo retto verso est, una a nord lungo Rheinstraße e una più corta a sud lungo Viktoria-Luise-Straße.

L'ala principale è costituita da due strutture a quattro piani e undici assi, con colonnati a un piano a doppia colonna sul davanti e un edificio centrale di collegamento con una scala aperta, un portico e un ottagono a cupola. Le sale inferiori della pinacoteca si trovano a est, lungo l'asse centrale immaginario definito dall'ottagono e dalla Wandelhalle. Quest'ultima fu inaugurata nell'ottobre 1915. Gli edifici che fiancheggiano l'edificio centrale, insieme alle ali laterali, erano riservati alle collezioni di storia naturale del Museo di Wiesbaden (a nord) e alla collezione di antichità di Nassau (a sud). Queste furono aperte al pubblico nel luglio 1920.

I riferimenti di Fischer all'architettura storica sono notevoli. Ad esempio, la vista esterna dell'ottagono con rilievi direttamente sotto la grondaia fa riferimento alla cosiddetta Torre dei Venti di Atene (I secolo a.C.), mentre l'allestimento interno rimanda alla Cappella Palatina di Aquisgrana (fine dell'VIII secolo d.C.). Il concetto funzionale e l'organizzazione delle piante e delle facciate esterne, invece, testimoniano una concezione architettonica moderna.

La decorazione artistica originale del museo, progettata da Fischer fin nei minimi dettagli, è stata in gran parte conservata. Numerosi artisti sono stati coinvolti nella sua realizzazione. Lo scultore e pittore Wilhelm Nida-Rümelin (1876-1945), ad esempio, ha creato i rilievi nei pennacchi degli archi delle finestre al piano terra e in quelli dell'ottagono. Le quattro figure nelle nicchie del primo piano all'interno dell'ottagono sono di Arnold Hensler, mentre i mosaici sono basati su disegni del pittore Max Unold (1885-1964), membro della Nuova Secessione di Monaco. Dell'interno, un tempo riccamente decorato, in particolare del foyer e delle sale della galleria, risalenti a Hanna e Hans Völcker, rimane poco. Lo scultore Hermann Hahn (1868-1945) ha realizzato il monumento a Goethe, che dal 1999 si trova sui gradini inferiori della scalinata.

La ristrutturazione e l'ampliamento del museo, in corso dal 1991, saranno completati con la riprogettazione dei colonnati, dell'area d'ingresso e del piazzale, nonché con la ricollocazione del monumento a Goethe nella sua posizione originale tra le due colonne centrali del portico.