Monumentální funkcionalistická stavba s výraznými novoklasicistickými prvky vystavěná v letech 1938–1942 podle projektu architekta Milana Babušky společně se sousední budovou Národního zemědělského muzea působí dodnes velmi moderně. V roce 2008 oslavilo Národní technické muzeum nejen sté výročí svého založení v roce 1908, ale i sedmdesáté výročí zahájení prací na stavbě nové muzejní budovy, protože teprve v polovině října 1938 se po dlouhých jednáních a přípravách podařilo zahájit vlastní stavbu. 

Počátky úsilí o vlastní budovu
Technické muzeum pro Království české (po 1918 Technické muzeum československé) sídlilo od roku 1909 v pronajatém Schwarzenberském paláci na Hradčanech. Vzhledem k tomu, že renesanční palác přestal potřebám muzea záhy dostačovat, stalo se úsilí o stavbu nové budovy – vedle sbírkotvorných aktivit – jedním z důležitých cílů vedení spolku technického muzea. V roce 1921 byl proto založen finanční výbor, jehož hlavním cílem bylo nashromáždění potřebných prostředků. Dalším z důležitých úkolů bylo hledání vhodného stavebního pozemku, úvahy se zaměřovaly na různé části Prahy. Jednou z variant byly Dejvice, kde měla muzejní budova stát nablízku nové pražské techniky. Další varianta je známá z návrhu z roku 1924 od architekta Aloise Čenského, který umístil novostavbu muzea projektovanou v historizujícím stylu na pozemek dnešního Veletržního paláce v pražských Holešovicích. Na přelomu let 1924/1925 zakoupil spolek za účelem výstavby pozemky mezi dnešním stadionem pražské Sparty a letenskou vodárnou. I pro tuto parcelu byla vytvořena řada návrhů mj. opět od Aloise Čenského, ale také od architektů Bohumila Hübschmanna, Vojtěcha Krcha či Ferdinanda Fencla.

Spolupráce s Československým zemědělským muzeem
Jelikož však finanční obnos na stavebním fondu nedosáhl do začátku třicátých let takové výše, aby bylo možné zahájit stavbu, hledali představitelé spolku alternativní cestu, jak stavbu budovy financovat. Východiskem z této situace se stala myšlenka spolupráce s finančně zámožnějším, přesněji citováno „vlivným společníkem, majícím za sebou silnou oporu.“ Takového společníka nalezlo technické muzeum v roce 1931 v Československém zemědělském muzeu podporovaném Republikánskou stranou zemědělského a malorolnického lidu. Původní záměr spočíval v tom, že technické muzeum nabídne zemědělskému muzeu, které mělo svou novostavbu původně realizovat v Dejvicích, k prodeji část pozemku u Sparty a získané prostředky použije k navýšení vlastního stavebního fondu, společně pak vystaví na tomto pozemku společnou budovu. V rámci této ideje vznikla i myšlenka úzké spolupráce obou institucí na úrovni sbírkotvorné a výstavní. Návrh takto úzkého spojení nezávislých institucí však vzbudil na některých místech v obou muzeích nepřiznanou, ale přesto jasně patrnou obavu o ztrátu samostatnosti, která původní smělý plán postupně zredukovala na koncepci budovy, ve které společnými prostory byla myšlena pouze ústřední budova s vestibulem, kancelářským zázemím, zasedacím sálem a dílnami; výstavní prostory byly oddělené.

Pozemek v Kostelní ulici a veřejná architektonická soutěž 1935
Ani rozhodnutí ušetřit na stavbě společné budovy však nevyřešilo nedostatek prostředků ve stavebním fondu technického muzea. Bylo tedy přijato řešení, v jehož rámci technické muzeum prodalo pozemek při Belcrediho třídě. Zároveň se mu podařilo získat bezplatně od státu nynější pozemek v Kostelní ulici, který byl původně rezervován pro Státní statistický úřad. Československé zemědělské muzeum si muselo sousední pozemek určený původně pro Státní pozemkový úřad roku 1935 od státu zakoupit. Na bývalém muzejním pozemku v sousedství pražské Sparty byl roku 1938 vystavěn známý obytný dům zv. Molochov podle projektu Josefa Havlíčka a bratrů Otty a Karla Kohenových. Roku 1935 tak byla situace konečně připravena pro zahájení výstavby společné muzejní budovy. Prvním krokem v pořadí byla veřejná architektonická soutěž na ideové náčrtky společné budovy obou muzeí, která byla obeslána 41 návrhy (z architektů např. Kamil Roškot, Jan Gillar, Bohumil Hübschmann, František M. Černý, Otakar Štěpánek ad.). Žádný z předložených návrhů však nevyhovoval zcela představám obou muzeí, a proto nebylo uděleno první místo. Druhé místo udělila porota dvěma návrhům: návrhu architekta Milana Babušky (1884–1953) a návrhu Ferdinanda Fencla (1901–1983), na dalším místě se společně umístil návrh dvojice František Šrámek a Rudolf Vichra a návrh Františka Tesaře. Kromě toho byl ještě zakoupen další návrh dvojice Šrámek a Vichra. Vzhledem k nerozhodnému výsledku bylo usneseno vypsat užší soutěž a pozvat do ní autory čtyř projektů veřejné soutěže, jejichž návrhy obdržely ceny. Z poměrně dramatického užšího kola soutěže odehrávajícího se ve druhé polovině roku 1935, kde proti sobě v závěrečné fázi stály projekty Milana Babušky a Ferdinanda Fencla, vzešel jako vítězný projekt společné muzejní budovy Technického muzea a československého a Československého zemědělského muzea od letenského architekta Milana Babušky.

Konec ideje společné muzejní budovy
Architekt byl na konci roku 1935 vybrán, pověřen vypracováním plánů a brzkému zahájení stavby zdánlivě již nic nestálo v cestě, tedy kromě – jak se brzy ukázalo – cesty samotné, veřejné cesty č. kat. 741 přetínající stavební pozemek technického muzea. Oficiálním důvodem rozluky, neboli ukončení spolupráce při stavbě společné muzejní budovy s Československým zemědělským muzeem jsou zmiňovány důvody regulační, čímž je míněn zejména požadavek pražské obce, „aby za dosavadní veřejnou cestu v prodloužení ulice Ovenecké byla přes musejní staveniště vedena přiměřená komunikace.“ Původní regulační plán z roku 1931 totiž počítal v místech plánované novostavby v Kostelní ulici se dvěma budovami, jejichž poloha odpovídala přibližně dnešnímu uspořádání obou muzejních budov. Po zahájení soutěže však byly oba pozemky se souhlasem Státní regulační komise výnosem ministerstva veřejných prací sjednoceny. Teprve o něco později – v době probíhající soutěže na společnou budovu – vystoupila pražská obec s požadavkem na zřízení veřejně použivatelného průjezdu jako náhrady za veřejnou cestu vedoucí napříč pozemkem v prodloužení ulice Ovenecké. Původně se požadavek zdál být snadno řešitelný, postupně však se z něj stal nepřekonatelný problém, který měl za důsledek prozatímní zastavení přípravných prací na plánech společné budovy v únoru 1936. Překážka v podobě veřejné cesty se posunula do neřešitelné roviny a vedle své hlavní role „rušitele“ koncepce společné muzejní budovy sehrála i epizodní roli „zdržovatele“ zahájení prací na stavbě samostatné budovy Technického muzea československého až do započetí výstavby v roce 1938.
Jak ale vyplývá z jednání představitelů obou institucí z roku 1936, nebyly regulační důvody jediným důvodem konce smělé koncepce o zřízení tzv. Musea československé práce, jak byl projekt v pracovních návrzích nazýván. Existenci dvou samostatných muzeí v jedné „na míru šité“ budově ukončily totiž vzájemné neshody (z nejdůležitějších jmenujme rozdílné názory na vytápění sbírek, ochranu zařízení, rozpětí sálů, jejich výšek, otázku vstupného, stejně jako řadu ekonomických výhod vyplývajících z vlastní stavby pro zemědělské muzeum).
Nenápadným pomníkem myšlenky spolupráce jsou kromě těsného sousedství budov, jejich jednotné architektury a nové pražské ulice zvané „Muzejní“ i dvě nárožní desky na východním nároží budovy Národního zemědělského muzea a západním nároží budovy Národního technického muzea. Desky měly nést figurální sochařskou výzdobu a měly být podepřeny vrchním trámem plánované „pergoly“ přetínající Muzejní ulici. Pergola měla být posledním hmotným pojítkem obou samostatných staveb. Ovšem i samotný vývoj ztvárnění této spojnice procházel postupným procesem minimalizace; ještě na sádrovém modelu z roku 1937 se nacházelo na jižním průčelí monumentální sloupořadí s kladím vztyčené do výše obou budov, hlavičkové papíry technického muzea však již zobrazují tehdy ještě nestojící budovu s výrazně nižší variantou sloupořadí. Důvod definitivního zániku myšlenky pergoly – nezájem – nejlépe vystihne odpověď zástupců zemědělského muzea iniciátorovi a prosazovateli kooperace – technickému muzeu, které v lednu 1938 navrhnulo, aby pergola byla vztyčena nikoliv na jižní, ale na severní straně obou budov. Zemědělské muzeum reagovalo na tento podnět odmítnutím stavby pergoly jako takové s tím, že „postrádá vlastního účelu a není tudíž v moderní architektuře dostatečně oprávněná, programová příbuznost obou museí je dostatečně vyjádřena shodným řešením architektury.“

Stavba budovy NTM
S koncem myšlenky společné budovy byl zároveň pohřben i vítězný projekt. Československé muzeum zemědělské zadalo realizaci nové samostatné budovy opět architektu Milanu Babuškovi. Ke stejnému rozhodnutí posléze dospělo i technické muzeum. Nastal dlouhý a složitý a neméně dobrodružný proces hledání nové architektury obou muzejních budov. Důležitou skutečností zůstává, že prubířským kamenem diskuzí obou institucí o architektuře byla stavba budovy Národního zemědělského muzea, která byla zahájena roku 1937, o celý dlouhý rok dříve než stavba budovy Národního technického muzea. Zásadní podoba architektury budov tak byla konzultována při budování zemědělského muzea.
Přestože však bylo rozdělení budov rozhodnuto již v roce 1936, zabralo technickému muzeu získávání potřebných prostředků, povolení a hlavně jednání s bývalými uživateli pozemku v Kostelní ulici (obec pražská v případě cesty, kde technické muzeum muselo čekat na dokončení nové komunikace v Kostelní a Muzejní ulici; Deutscher Fussball Club Prag v případě hřiště) téměř celé následující dva roky, než i technické muzeum mohlo začít s ročním zpožděním za muzeem zemědělským v říjnu 1938 stavět. Stavba tak byla zahájena až na počátku druhé republiky a hlavní část stavebních prací pokračovala v období protektorátu. I přes překážky jakými byly například úspory materiálu, které může například demonstrovat aplikování směrnice o šetření železem projevující se snížením užitného zatížení ve východním a západním křídle druhého a třetího patra, dosáhla hrubá stavba v roce 1940 stejné výše se sousední budovou zemědělského muzea. Zcela osudový pro další vývoj muzea i vlastní stavby se ukázal rok 1941, kdy německá okupační správa připravila muzeum nejen o právě dokončovanou novostavbu, ale i o Schwarzenberský palác, který si zvolila pro zřízení vojenského muzea. Náhradou za oba objekty získalo technické muzeum prostory v budově pražské Invalidovny, která sloužila potřebám muzea po několik dalších desetiletí, coby depozitář a to až do povodní roku 2002.

Další osudy budovy Národního technického muzea
Novostavba na Letné zabavená německou okupační mocí byla dokončena podle potřeb sídla protektorátní poštovní správy, která budovu obsadila. Část své budovy technické muzeum získalo až po roce 1948. Díky tomu zde mohlo v roce 1949, tedy osm let po dokončení muzea konečně otevřít první expozice. Ani po té a ani po zestátnění muzea v roce 1951 se však prostorová situace příliš nezlepšila. O svou vlastní budovu se tak technické muzeum dělilo s řadou dalších „nájemníků“ (např. ministerstvo vnitra, nebo národní podnik Geodézie a kartografie), kteří zde sídlili a zabírali 2/3 budovy až do roku 1990, kdy v říjnu na základě usnesení Federální vlády alespoň na papíře budovu opustili. Vystěhovávání těchto institucí však trvalo ještě několik následujících let.
Po stavební stránce se na budově až do rekonstrukce započaté v roce 2003 příliš nezměnilo. Proto je nutné připomenout, že přes zdání celistvosti stavby nebyla budova Národního technického muzea po celých sedmdesát let své existence dokončena. Je tak smutným epilogem, že některé nerealizované detaily zamýšlené v interiérech architektem Babuškou, budova získala až nyní v rámci rekonstrukce prováděné pod vedením Ing. arch. Zdeňka Žilky. Již v počátku ideových prací na projektu se totiž počítalo s rozdělením výstavby na dvě stavební etapy, z nichž byla realizována pouze ta první. Pro druhou etapu zůstal zatím připravený doposud nezastavěný východní pozemek muzejního areálu. Během čtyřicátých let vytvořil Milan Babuška sérii návrhů na dostavbu druhé fáze, které upoutají především monumentálně navrženým planetáriem. Nerealizované zůstaly i pozdější návrhy mj. i projekt architekta Bohumíra Kozáka z roku 1957, který Babuškův novoklasicistní funkcionalismus doplnil o mohutné boční křídlo s observatoří.
Historickým datem pro dějiny Národního technického muzea se skutečně stává 15. únor 2011, kdy v den 180. výročí narození mecenáše, stavitele a architekta Josefa Hlávky došlo ke slavnostnímu otevření první budovy technického muzea na Letné, která je tak po dlouhých sedmdesáti letech konečně nejen dokončena, ale i znovuotevřena a to výhradně pro muzejní provoz. Bohužel sedmdesát let plánovaná dostavba druhé muzejní budovy na Letné je tak úkolem, který na své vyřešení stále ještě čeká.

Rekonstrukce budovy

Po získání celé budovy pro muzejní účely v roce 1990 bylo nutno přikročit k prvním dílčím stavebním úpravám. Vznikly nové výstavní sály v prvním a druhém patře budovy,  otevřela se nová společná studovna knihovny a archivu, byly kultivovány pracovní prostory pro zaměstnance.

V roce 2003 byla zahájena generální stavební rekonstrukce celé budovy. Projektu se ujala firma AR18 - Němec Žilka architekti. Hlavním smyslem rekontrukce bylo vrátit budovu do podoby, do níž ji v polovině 30. let 20. století navrhl arch. Milan Babuška. Rekontrukce byla rozvržena do tří etap a do roku 2006 se prováděla za částečného provozu muzea. Dále už stavební práce postoupily natolik, že bylo nezbytné muzeum uzavřít. V roce 2008 skončila druhá etapa rekontrukce a začaly instalační práce na nových expozicích - doprava, architektura a stavitelství, astronomie, tiskařství a fotografické techniky. V únoru 2011 byly tyto expozice zpřístupněny veřejnosti. Současně začaly práce na třetí etapě rekontrukce, která probíhá dosud. Kromě restaurátorských dílen a depozitářů knihovny se týkají sociálního zázemí zaměstnanců a kancelářských prostor. Stavební prace byly dokončeny v roce 2012.