El edificio principal fue proyectado por el arquitecto Antonio Fiórez Urdapilleta en 1920. Se trata de un palacio de sabor clásico y planta cuadrangular con torres en sus esquinas. En él se montaron dos portadas emblemáticas del Jaén renacentista: la del edificio del Pósito (S.XVI), obra de Francisco del Castillo y la de la Iglesia de San Miguel (S.XVI). Ésta atribuida a Andrés de Vandelvira.

En ella se expone la Sección de Arqueología y la de Bellas Artes.El Museo cuenta con otros dos edificios. Uno dedicado a Sala de Exposiciones Temporales y a una selección de Grabado Contemporáneo.