Το κτήριο που στεγάζεται το Παράρτημα Θεσσαλονίκης βρίσκεται στον ευρύτερο χώρο του στρατοπέδου του Πεδίου του Άρεως, όπου σήμερα εδρεύει το Στρατηγείο του Γ’ Σώματος Στρατού. Το κτήριο σχεδιάστηκε από τον Ιταλό αρχιτέκτονα Βιταλιάνο Ποζέλι (1838-1918) στις αρχές του 20ού αιώνα και αρχικά χρησιμοποιήθηκε από τον Οθωμανικό Στρατό.
Όταν απελευθερώθηκε η Θεσσαλονίκη το 1912 από τον Ελληνικό Στρατό, περιήλθε στην κυριότητά του και εγκαταστάθηκαν σε αυτό στρατιωτικές μονάδες. Ύστερα από μία περίοδο αχρησίας, η πολιτική και η στρατιωτική ηγεσία του τόπου αποφάσισε να στεγάσει εδώ το Πολεμικό Μουσείο της πόλης ως παράρτημα της Θεσσαλονίκης.
Οι εργασίες ανακαίνισης και ανακατασκευής του άρχισαν το 1993. Μετά την ολοκλήρωση των εργασιών, το Μουσείο άνοιξε τις πύλες του στο κοινό το 2000.
