El edificio del Museo Nacional del Prado es obra del arquitecto Juan de Villanueva (1739-1811), máximo exponente del Neoclasicismo en España. Alumno de la Real Academia de Bellas Artes de San Fernando, pudo viajar a Roma. En 1777, Carlos III lo vinculó a la Corte, donde desempeño los cargos de arquitecto del Real Sitio de El Escorial y, con Carlos IV, arquitecto mayor. Su obra maestra es el Museo de Historia Natural de Madrid (hoy Museo del Prado), convertido en museo de arte en 1814, uno de los edificios más bellos del Neoclásico español. 

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Se trata de un edificio monumental y de gran austeridad, construido con granito y piedra blanca. Estaá organizado en cinco cuerpos (el centra de forma basilical, dos galerías alargadas y dos pabellones cuadrados con rotondas). 

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El espacio central sobresale del conjunto y presenta en la fachada principal seis grandes columnas toscanas que sostienen el entablamento, la cornisa y el ático. Las dos galerías contiguas son de dos plantas, la primera de ventanales de medio punto alargados y la superior se desarrolla por medio de columnas jónicas (en la actualidad presenta una tercera planta que fue añadida con posterioridad).

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Las fachadas norte y sur se construyeron de forma desigual por el desnivel que en aquel tiempo había en la primera de ellas, aunque después se corrigió y hoy no se percibe si no es por la escalinata por la que se accede. Están concebidas con sendos pórticos columnados que combinan el orden jónico y el corintio. 

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A lo largo de la historia, el edificio ha sufrido numerosas intervenciones que han ido alterando la planta diseñada por Villanueva, como las de Narciso Pascual (1853), al trazar el ábside del cuerpo central, Francisco Jareño (1882 y 1885), al deshacer la cuesta de la fachada norte, y la recién ampliación de Rafael Moneo (2002-2007). 

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