Karl Friedrich Schinkels Grundmotiv bei seiner architektonischen Konzeption für das Alte Museum bildet eine lang gestreckte Halle mit 18 ionischen Säulen an der südlichen Hauptfront des Bauwerks. Es stellt nach seiner Fertigstellung ein qualitätvolles Gegengewicht zur in Sichtweite liegenden monumentalen Schlossfassade und dem Zeughaus (Ruhmeshalle) dar.
Den Mittelbau des Museums bildet eine Rotunde, dessen Bedachung zwei Gruppen rossebändigender Dioskuren, von Christian Friedrich Tieck 1827/28 in Eisenguss ausgeführt, bekrönen. Über der Vorhalle sitzen in ganzer Länge stilisierte Adler, einer über jeder Säule. Die vier Ecken des Dachgesimses zieren kandelaberhaltende Frauengestalten aus Sandstein.