中国美术馆位于北京市东城区五四大街1号，主楼竣工于1962年，面积17051平方米。主楼设计出自明师戴念慈先生之手。整体建筑仿敦煌密檐造形，轮廓线丰富，恢弘大气。浓郁民族风格与绿树成荫的环境使她成为北京的标志性建筑，也是国际上80个著名美术馆之一。由于当时投资所限，一些功能和配套设施在主楼竣工后陆续完善。自1960年以来，先后建成宿舍，食堂等附属用房2470平方米。1980年代末进行过抗震加固和局部改造，1995年加建4143.5平方米的画库。

随着社会的发展，当时设计建成的中国美术馆在功能设置、陈列方式、空间布局、技术水平、消防设置、基础设施等方面均已落后。2001年12月，文化部决定对中国美术馆进行第三次改造扩建。

由于美术馆原主楼扩建及改建部分大跨度结构要求屋面荷载尽量要少，屋面均采用40厚硬质聚氨酯泡沫塑料防水保温屋面。