1910 року Київська міська дума виділила 183 тисячі карбованців на спорудження Подільської поліцейської дільниці й пожежного відділення за умови, що підрядник знесе старі будівлі та вивезе сміття. Проєкт розробив архітектор Е. Брадтман; будівництво доручили підрядникам Гіршвельду, Кучеру й Розенблюму (1910–1911). До комплексу входили дозорна вежа (каланча) і двоповерховий корпус: на першому поверсі з боку провулка містилися відсіки для пожежних екіпажів, з боку подвір’я та на другому поверсі — приміщення для реманенту, пожежної команди й поліцейської дільниці.
Подільська пожежна частина користувалася будинком і далі; з грудня 1976 тут розташувалося ще й Управління пожежної охорони Київської області. 1981 року управління перенесли до нового будинку, а 1987-го виїхала й Подільська пожежна частина. Звільнену споруду призначили для музею «Чорнобиль». Проєкт реконструкції 1988–1989 років розробили у філії «Архпроект» інституту «Київпроект» (головний архітектор Л. Коваль): замінили конструкції даху й перекриттів, на першому поверсі влаштували вестибюль із парадними двомаршовими сходами, на другому розібрали перегородки й облаштували три великі експозиційні зали, над південною частиною додали мансардний поверх; фасади відреставрували у первісному вигляді. Музей відкрився 25 квітня 1992 року з ініціативи МВС України на основі фотодокументальної виставки пожежників і ліквідаторів; експозицію 1993–1996 років збудовано за художньо-дизайнерською концепцією народного художника України А. Гайдамаки. 26 квітня 1996 року Указом Президента України музею надано статус національного. Того ж року біля входу встановили пам’ятний знак жертвам Чорнобильської катастрофи.
Будинок цегляний, на гранітному цоколі, двоповерховий, з восьмиярусною вежею на лівому фланзі (шість нижніх ярусів квадратні в плані, два верхні — на циліндричному стрижні). Балкони з ажурними ґратами на третьому, шостому й сьомому ярусах слугували для спостереження; наріжжя вежі закріплені модерністичними пілонами. Головний фасад із виїздами, перекритими лучковими арками, поділено на одинадцять однотипних прясел; вікна завершено стилізованими трикутними сандриками. Інтер’єри оздоблено світлим кубинським мармуром і гранітом, а підлога найбільшої зали на другому поверсі імітує підлогу реакторної зали АЕС.
Війна: за даними МВС (Укрінформ), у ніч на 24 травня 2026 року внаслідок російської атаки на Київ будівля Національного музею «Чорнобиль» зазнала пошкоджень, близько 40% експонатів постійної експозиції безповоротно втрачено. Незадовго до цього музей відкрився після реставрації з оновленою експозицією до 40-х роковин аварії.