O arquiteto e engenheiro italiano Tommaso Gaudenzio Bezzi foi contratado em 1884 para realizar o projeto de um monumento-edifício no local onde aconteceu o evento histórico da Independência do Brasil, embora já existisse esta ideia desde aquele episódio, em 1822. O edifício começou a ser construído em 1885 e conta com 123 metros de comprimento e 16 metros de profundidade com uma profusão de elementos decorativos e ornamentais. O estilo arquitetônico e eclético foi baseado no de um palácio renascentista. A técnica empregada foi basicamente a da alvenaria de tijolos cerâmicos, uma novidade para a época (a cidade ainda estava acostumada a construir com taipa de pilão).

As obras encerraram-se em 15 de novembro de 1890, no primeiro aniversário da República. Cinco anos mais tarde, foi criado o Museu de Ciências Naturais, que se transformou no Museu Paulista. Em 1909, o paisagista belga Arsênio Puttemans executou os jardins ao redor do edifício. Este desenho de jardim foi substituído, provavelmente na década de 1920, pelo paisagismo do alemão Reynaldo Dierberger, desenho que se mantém, em sua maior parte, até os dias atuais.