El proyecto del Museo contempló la restauración y habilitación del antiguo edificio de Aduana de Antofagasta, construido en 1866. El edificio se ubicaba originalmente en Mejillones, pero en 1888 fue desarmado, trasladado y reconstruido en Antofagasta. El edificio fue restaurado por el especialista Eduardo Muñoz González en 1976 y desde 1984 funciona como sede del Museo. Sus dos plantas albergan la exposición permanente que abarca diversos aspectos de la biodiversidad del litoral desértico y la cultura e historia de los habitantes de Antofagasta.