Сначала музей обосновался в арендованном доме на Пречистенке, но довольно скоро обнаружилось, что помещение слишком мало, и тогда встала проблема строительства своего, специально приспособленного для музея здания.
Политехническую выставку 1872 года устраивало Императорское общество любителей естествознания, антропологии и этнографии на частные средства, без участия государства. Строительство Музея прикладных знаний, хотя его польза для развития народного хозяйства была совершенно очевидна, государство финансировать также отказалось. Поэтому комитет выставки всю работу по устройству музея принял на себя и обратился за помощью к различным общественным организациям и частным лицам.
Московская Городская дума бесплатно выделила для строительства здания музея земельный участок размером около пяти гектаров на Лубянской площади между Шиповским домом и Ильинскими воротами. В то время здесь было порожнее место, занимавшееся в периоды сезонной торговли временными торговыми рядами и палатками.
Архитектурный проект музея сделал архитектор Ипполит Антонович Монигетти, Морской павильон которого на выставке 1872 года вызвал всеобщее восхищение.
И.А.Монигетти (1819-1878) родился в Москве, окончил Строгановское училище и Академию художеств, имел квалификацию художника-архитектора и звание академика. Он работал архитектором Царскосельского придворного ведомства, проектировал парадные комнаты Аничкова дворца, строил дворцовые здания в Петербурге, Ливадии, возвел несколько церквей "в византийском стиле". Крупнейшим специалистом Монигетти считался в области дворцовых интерьеров.
Проект Монигетти Политехнического музея был принят Комитетом с большим удовлетворением. Архитектор создал настоящий дворец просвещения, каким и должен быть музей, он был грандиозен, монументален и удобен для размещения и демонстрации экспонатов. Впечатляла богатая и изящная внутренняя отделка. Будучи москвичом и прекрасно представляя место, где располагается музей, близость Китайгородской стены, Ильинских башенных ворот, церквей ХVII века Николы Большой Крест и Георгия Великомученика, что в Старых Лучниках, Монигетти оформляет фасад здания по мотивам русского архитектурного декора парадных каменных построек ХVII века и народной деревянной резьбы.
Строительство ввиду недостатка средств велось в три очереди, первой строилась центральная часть. Она была закончена к 1877 году, и 30 мая этого года состоялась торжественная церемония открытия музея.
Об архитектуре здания восторженно отозвался самый авторитетный художественный критик того времени В.В.Стасов: "Прекрасен фасад Политехнического музея в Москве, построенный в русском стиле ХVII века. Это пышно, красиво, дворцом смотрит и не лишено оригинальности".
Политехнический музей сразу стал достопримечательностью Москвы. Его фотография вошла в знаменитый найденовский альбом "Москва. Виды некоторых городских местностей, храмов, примечательных зданий и других сооружений", изданный в 1884 году.
Возможность продолжить строительство здания Политехнического музея представилась лишь через десять лет. В 1887-1896 году по проекту архитектора Н.А.Шохина было выстроено южное крыло.
Но северо-западная часть участка, отведенного для строительства Политехнического музея, оставалась огороженным пустырем почти тридцать лет, и только в 1903 году началось строительство третьей очереди музея. Эта часть музея, по замыслу Монигетти, предназначалась под аудитории, и главным ее помещением был большой лекционный зал.
Начать строительство этого корпуса музей смог благодаря инициативе и энергии инженера-архитектора Георгия Ивановича Макаева. Он выполнил архитектурный проект северо-западного крыла, организовал акционерное общество, в которое привлек ряд состоятельных купцов и промышленников, отдал на строительство все свои сбережения.
Между проектами Монигетти и Макаева - тридцать лет, эти архитекторы принадлежали к столь отдаленным одно от другого поколениям (Макаев был моложе Монигетти на 52 года!), что о сходстве и непосредственной преемственности вкусов не могло быть и речи. Но они принадлежали к одной архитектурной национальной традиции, которая в своем естественном развитии, не копируя и не воспроизводя скрупулезно формы предшествующих образцов, позволяет создавать произведения внешне отличные от них и в тоже время связанные друг с другом внутренне.
Г.И.Макаев был классическим и чистым представителем стиля модерн. Построенный им в 1903-1904 годах доходный дом в Подсосенском переулке (№ 18) принадлежит к числу наиболее характерных зданий московского модерна. Несмотря на малую известность имени архитектора (в биографическом словаре "Зодчие Москвы" 1998 года отсутствуют даже даты его жизни и в библиографии не указано ни одной печатной публикации о нем), описанию этого дома в архитектурном путеводителе "Москва", изданном в 1997 году (авторы: И.Л.Бусева-Давыдова, М.В.Нащокина, М.И.Астафьева-Длугач), уделено места столько же, сколько и для самых известных памятников.
"Облик сооружения, - пишут авторы путеводителя, - ярко характерен его фактурные "шершавые" плоскости фасадов насыщены разнообразными, непохожими друг на друга деталями - эркерами, балконами, аттиками, окнами причудливой формы с фигурными рамами. На одном из аттиков (со стороны Казарменного пер.) даже размещено полихромное керамическое панно, изображающее качающиеся маки. Но самой интересной частью композиции, безусловно, является вытянутый полукруглый угловой эркер с узкими маленькими окошками (эти окошки несколько сбивают масштаб постройки, которая кажется на фотографиях обычно больше своей натуральной величины). По стенам эркера тянутся толстые корявые стебли каких-то фантастических цветов без листьев, неожиданно сообщающие всей постройке сходство с природным созданием. По-своему уникален декор металлических балконов со стороны Подсосенского пер., также подхватывающих мотив вибрирующих вертикальных линий. Противоречивость и характерность этого сооружения проявляются в сочетании классицистических львиных масок на лопатках с грубыми рельефами гигантских ромашек (на фасаде по Подсосенскому пер.), изящных параллельных желобков, декорирующих аттики, обрамление балконов и окон с причудливо-уродливыми растениями на эркерах. Однако в этой парадоксальности проявилась не просто специфика творческого почерка зодчего, но и подспудная устремленность самого стиля к контрасту, гротеску, нередко намеренному эпатажу".
Это описание приводится столь полно для того, чтобы читателю были ясны вкус и стиль архитектора, так как при работе над проектом этого дома он не был ограничен какими-либо внешними условиями.
Аудиторное крыло Политехнического музея Г.И.Макаев планирует, не изменяя ни своему вкусу, ни стилю. Северо-западный торец здания он делает вторым фасадом. Это решение продиктовано особой функциональной ролью северной части здания музея, отличной от его собственно музейной, экспозиционной функции центральной и южной частей.
В северном фасаде Политехнического музея присутствуют все характерные черты стиля Макаева: четкое деление фасада вертикалями пилястр, башенное завершение верха; три полихромных панно: пашущий поле крестьянин, кузнецы за работой в кузнице, символическая группа, состоящая из мужчины, женщины и мальчика с книгой в руках на фоне восходящего солнца - все это выражало основную идею музея: народный труд и народное просвещение; кроме того, декоративные, разбросанные по фасаду плашки-барельефы со стилизованными изображениями желудей, белок и других природных объектов. Но в тоже время общий вид фасада-торца и примыкающего к центральной части Монигетти южного крыла, выходящего окнами на площадь, образует гармоничное целое.
Работы по строительству северного крыла музея завершились в 1907 году.
Главное помещение новой части музея - Большой зал (или, как его называли сначала, Большая аудитория) открылся в 1908 году. О нем писали тогда: "Новая Большая аудитория Политехнического музея является лучшей аудиторией в Москве". И это было действительно так, аудитория была идеально приспособлена для чтения популярных лекций. Она обладала замечательными акустическими свойствами, расположенные возвышающимися над сценой амфитеатром скамьи для зрителей, прослужившие до 1966 года и только тогда замененные креслами, давали возможность каждому присутствующему видеть, что происходит на сцене, сцена была оборудована для демонстрации физических и химических опытов, висела таблица с Периодической системой элементов Менделеева, через застекленный потолок в зал проникал дневной свет. Ввиду высоких достоинств аудитории Комитет Политехнического музея постановил поместить в ней памятную доску с именами ее строителей. Эта доска, к сожалению, не сохранилась, но известен ее текст: "Аудитория сооружена в 1907-1908 годах по проекту и под наблюдением инженера Анатолия Александровича Семенова, при ближайшем сотрудничестве архитектора И.П.Машкова, З.И.Иванова и инженера путей сообщения Н.А.Алексеева".
