Przed rozpoczęciem realizacji Towarzystwo uzyskało prawa do większej działki, dzięki zapisowi właścicielki kamienicy przy ulicy Królewskiej 17 Ludwiki z Lindów Góreckiej. W związku z tym ogłoszono czwarty, zamknięty konkurs na budowę większego gmachu. Ponownie wygrał go Szyller z projektem zakładającym budowę czteroskrzydłowego gmachu złożonego z kilku części: budynku frontowego, skrzydeł bocznych i galerii z tyłu gmachu. Gmach w stylu akademickiego renesansu włoskiego z elementami klasycystycznymi ozdobiły dekoracje Zygmunta Otto. Budowę rozpoczęto we wrześniu 1898, a oficjalne otwarcie budynku frontowego nastąpiło 15 grudnia 1900. W dniu 15 października 1903 nastąpiło otwarcie południowego skrzydła przeznaczonego na wystawę stałą złożoną z dzieł polskich z kolekcji własnej Towarzystwa Zachęty. Ze względu na to, że z kamienicy zajmującej pozostałą część parceli Towarzystwo czerpało dochody, dalsze skrzydła gmachu przewidziane w projekcie nie zostały zrealizowane.