През 1906 г. започва изграждането на нова модерна банска постройка в центъра на София за оползотворяването на горещия термален извор на града. Сградата е завършена през 1912 г., а на 1.5.1913 г. е открита за посещение. Автори на идейния проект е австрийският архитект Ф. Грюнангер и забележителния български архитект Петко Момчилов, а работният проект е дело само на П. Момчилов.

За времето на своето изграждане сградата е обзаведена с най-съвременни и висококачествени съоръжения и апаратури. През 1914 г. в северното крило е открит физико-лечебен институт с пет водолечебни отделения.

Сградата е ценна високохудожествена и архитектурна недвижима културна ценност от национално значение. В нейното външно оформление хармонично се съчетават различни архитектурни стилове и тенденции, характерни за първото десетилетие на XX век в България, както и влияния от средновековното строително българско изкуство. Фасадата впечатлява с майоликовата си украса, каменната пластика и декоративно оформените куполи на централното тяло и страничните крила. Двата фриза, изградени от релефни и гладки многоцветни керамични плочки, претворяват растителни и геометрични мотиви в духа на модния за времето стил сецесион. Между тях се редуват полукръгли ниши с вградени в тях женски образи. От двете страни на главния вход на сградата са поставени керамични изображения на Аполон Медикус, бога на здравето, и богиня Тюхе – покровителка на градовете. 

Високите художествени постижения при оформлението на фасадите на Софийската минерална баня са дело на изтъкнатите български художници проф. Хараламби Тачев, проф. Стефан Димитров и каменоделеца Георги Киселинчев.

Не по-малко въздействащ е и интериорът на сградата. Отворените общи пространства, елегантните ажурни метални парапети на виещите се видими стълби, стилни канделабри, леки решетки и остъклени прегради отварят достъп на погледа до всеки кът. 

В този вид, отличаващ се рязко от околната архитектурна рамка, сградата е основен елемент от традиционния образ на централната градска част на София. Обектът попада в обхвата на територия с културно-историческо наследство със статут на групов паметник на културата – "Традиционен център", І част, гр.1, в гр. София.

Общинската минерална баня е затворена за ремонт през 1986 г. и повече от 10 г. сградата не се стопанисва. През 1997 г. Столична община изпълнява нова покривна конструкция с цел физическото запазване на обекта. През 1998 г. е взето решение сградата да се адаптира за музей на София. Столичният общински съвет предоставя част от бившата сграда на Общинска минерална баня за настаняване на Софийския исторически музей.

През 1998 г. от Столична община е проведен национален конкурс за проект за "Адаптация на общинска минерална баня за Музей на София с активно присъствие на минерална вода", спечелен от колектив с ръководител арх. Станислав Константинов. На спечелилия конкурса е възложено да изготви работен проект поетапно, тъй като обектът е голям и Столичната община трудно би могла да осигури необходимите средства за реализирането на проекта като едно цяло. Работните проекти за музейната част – I-ви и II-ри етап, са съгласувани от НИПК и одобрени от ДАГ през 2001-2002 г. За III-ти етап – водолечебно-оздравителния център, са правени проучвания и анализи за отдаване на концесия, но все още няма сключен договор поради липса на инвеститорски интерес. 

През есента на 2004 г. по проект "Красива България" е проведен конкурс за избор на изпълнител за частична реализация на I-ви етап от музейната част за одобрения проект. 

През 2007 г. Столичният общински съвет приема ново решение, с което за сметка на одобрения втори етап от музейната част се предвижда да се изгради SPA център и в последния вариант за музейната част остават помещенията по западната и южната фасада на сградата и централното фоайе с разгъната площ на четирите нива приблизително 7400 кв.м. Към музейната част се добавят и два (от общо четири) от вътрешните дворове, които са от двете страни на централното фоайе.

Със средства по ОП "Регионално развитие" 2007 - 2013 на Европейския съюз се финансира реконструкцията на част от Централната минерална баня, с което е осигурена възможност за реализацията на постоянна експозиция на Музея за история на София, разположена в 11 зали с обща експозиционна площ 3783 кв.м, вкл. зала за временна изложба и учебен музей. Изградени са реставрационни ателиета и фондохранилища, административно-управленска част, приемна част и туристически информационен център. Сградата се обслужва от два асансьора, а достъпът до нея е напълно съобразен за лица с увреждания. 

При промяна функцията на сградата са изградени нови инсталации по части ВиК, "Електро" и ОВК. Изградена е и нова геотермална централа за нуждите на музея с цел да се използва потенциалът на минералната вода. За намаляване на експлоатационните разходи е изпълнено алтернативно решение за топлозахранване на обекта чрез индиректно използване на геотермалната вода, при което, след като премине през ОВ инсталациите, температурата на минералната вода се намалява с 3-4 градуса, но се запазват питейните й качества и може отново да бъде използвана за водоналиване или за други нужди.