En marzo de 1946, el Ministerio de Educación Nacional y la Comisión Organizadora de la IX Conferencia Panamericana decidieron destinar como sede definitiva del Museo Histórico -así conocido por entonces- al edificio de la antigua Penitenciaría Central de Cundinamarca, popularmente denominada "el Panóptico" y trasladar los prisioneros a la nueva Cárcel de La Picota. El proyecto inicial de reorganización del Museo tuvo la intención de recuperar el carácter original de la entidad, al proponer que se incorporaran a las colecciones históricas "los Museos de Arqueología, de Ciencias Naturales y de Bellas Artes" que funcionaban entonces separadamente.

El edificio fue restaurado y adecuado para funciones museológicas y la inauguración, programada para el 9 de abril de 1948, debió postergarse debido a los motines ocurridos en la ciudad por el asesinato del líder liberal Jorge Eliécer Gaitán. El 2 de mayo se abrió al público el edificio con "tres museos nacionales": en el primer piso el "Museo Arqueológico y Etnográfico"; en el segundo el "Museo Histórico" y en el tercero el "Museo de Bellas Artes". Las colecciones arqueológicas y etnográficas estaban a cargo del Instituto Colombiano de Antropología y las colecciones históricas y de arte de la dirección del Museo Nacional, por entonces dependiente de la Universidad Nacional de Colombia. A partir de este año el Museo inició el programa continuo de exposiciones temporales al tiempo que renovó el sentido original de su carácter. La instalación en esta sede definitiva permitió al Museo desarrollar tal número y diversidad de actividades que pronto se le reconoció como el centro cultural más activo de la capital.

En diciembre de 1968 se creó el Instituto Colombiano de Cultura (Colcultura), adscrito al Ministerio de Educación Nacional. Al cumplir 146 años de fundado, el Museo Nacional de Colombia pasó a depender de esta naciente entidad, junto con el Instituto Colombiano de Antropología.

Entre 1976 y 1977, el edificio fue parcialmente restaurado y se llevó a cabo una reestructuración de las salas permanentes con criterios pedagógicos y un diseño museográfico contemporáneo. El mismo proceso se siguió en 1980 con las colecciones de arqueología y etnografía.

En 1989 y 1990, con motivo de la iniciación de la restauración del edificio (programada hasta el 2000) se formuló para las salas permanentes una programación museográfica unificada en torno a un gran recorrido: la historia de la cultura nacional. Las colecciones de arqueología se incorporaron como inicio de la historia de la nación y existe el proyecto de ubicar las de etnografía indígena y afrocolombiana del siglo XX en el final del recorrido.

En 1994, el gobierno aprobó el proyecto de ampliación del Museo Nacional de Colombia, ratificado en 1995 por Ley del Congreso de la República, y en agosto del mismo año se inauguró la restauración del primer piso del edificio en el cual fueron reinstaladas las colecciones de arqueología y etnografía con un montaje museográfico contemporáneo.

En la actualidad, las colecciones del Museo ascienden a más de 20.000 piezas, símbolos de la historia y el patrimonio cultural nacionales.
Hoy, la Unidad Administrativa Especial Museo Nacional de Colombia y el Establecimiento Público Instituto Colombiano de Antropología e Historia (Icanh), dependientes ambos del Ministerio de Cultura, son los encargados de la investigación, conservación y difusión de las colecciones que integran el Museo.