Poprzednia, ponad trzydziestoletnia siedziba Muzeum nie była wystarczająca na potrzeby bogatych zbiorów. Również organizacja przestrzeni budynku nie pozwalała na odpowiednią prezentację eksponatów. Brakowało nowoczesnego wyposażenia, które pozwoliłoby tak ważnemu miejscu pamięci narodowej stać się muzeum na miarę XXI wieku. Aby sprostać oczekiwaniom współczesnego odbiorcy, opracowano projekt nowej siedziby i ekspozycji. Inwestycja została zrealizowana dzięki funduszom miejskim, unijnym a ekspozycja dzięki wsparciu Rady Ochrony Pamięci Walk i Męczeństwa.

Projekt budowy Muzeum obejmował rozbiórkę starego obiektu, prace budowlane przy wznoszeniu nowego budynku, zakup niezbędnego wyposażenia oraz zagospodarowanie terenu wokół Muzeum (m.in. modernizacja parkingu). Nowa siedziba łączy aspekt historyczny z walorami przyrodniczymi okolicy (Puszcza Kampinoska obfitująca w wiele rzadkich gatunków roślin i zwierząt). Muzeum zajmuje powierzchnię 1100 m² i jest podzielone na dwie podstawowe strefy użytkowe. Pierwsza część (od strony wschodniej) pełni funkcję przestrzeni ekspozycyjnej. Druga część budynku (od strony zachodniej) przeznaczona jest na funkcje uzupełniające tj.: administrację, zaplecze techniczne, sanitariaty, część wejściową z zapleczem (szatnia, ochrona).

Od 5 kwietnia 2011 r. czynna jest nowa siedziba Muzeum – Miejsce Pamięci Palmiry. Nowy budynek charakteryzuje nowoczesna architektura projektu arch. Szczepana Wrońskiego i Wojciecha Condera z firmy WXCA S.C. Scenariusz multimedialnej ekspozycji opracował zespół historyków z Muzeum Historycznego m.st. Warszawy pod kierunkiem kurator Joanny Maldis, aranżację plastyczną przygotowali architekci wnętrz – Marek i Maciej Mikulscy

Tytuł projektu: Budowa Muzeum – Miejsce Pamięci Palmiry

Projekt współfinansowany ze środków Unii Europejskiej z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Regionalnego Programu Operacyjnego Województwa Mazowieckiego 2007 – 2013.

Wartość projektu: 7 643 107,43 PLN
Wkład m.st. Warszawy: 4 988 834,53 PLN
Koszty kwalifikowane: 3 122 674,00 PLN
Procent dofinansowania: 85% kosztów kwalifikowanych
Wartość dofinansowania z funduszy UE: 2 654 272,90 PLN
Beneficjent: Miasto stołeczne Warszawa
Koszty całkowite budowy Muzeum: 9 418 666,75 PLN