Od 1916 muzeum było instytucją miejską. Modernistyczny gmach jego siedziby został wzniesiony w latach 1927–1938 według projektu Tadeusza Tołwińskiego i Antoniego Dygata. W latach 1933–2023 skrzydło wschodnie gmachu zajmowało Muzeum Wojska Polskiego w Warszawie.
W wyniku niemieckiej grabieży polskich dóbr kultury w czasie II wojny światowej Muzeum Narodowe w Warszawie utraciło ogromną część zbiorów, m.in. 99% numizmatów, 100% zegarów, 80% wyrobów złotniczych i jubilerskich, 63% tkanin, 60% mebli, 70% opraw, ksiąg i superekslibrisów królewskich.
W 1945 muzeum zostało znacjonalizowaneDekret z dnia 7 maja 1945 r. o upaństwowieniu Muzeum Narodowego w Warszawie ().. W 2010 r. jako jedna z pierwszych instytucji państwowych w Europie Środkowo-Wschodniej zorganizowało wystawę w całości poświęconą sztuce homoerotycznej – Ars Homo Erotica.