Le palais Barberini a été construit par volonté de Maffeo Barberini, futur pape Urbain VIII (1623-1644). Il a été conçu par Carlo Maderno et construit sur la Villa Sforza préexistante. À la mort de Maderno, la supervision des travaux a été confiée à Gian Lorenzo Bernini, qui a conçu la véranda, l’escalier à puits très grands, le hall central et le hall elliptique adjacent. Francesco Borromini a également collaboré aux travaux, réalisant ainsi l'escalier hélicoïdal à deux colonnes.

La chapelle de la grande salle de Bernini a été décorée d'une fresque de Pietro da Cortona représentant le thème allégorique du Triomphe de la Divine Providence, célébrant la famille Barberini. En 1949, le palais fut acheté par l'État pour devenir le nouvel emplacement de la Galerie nationale d'art antique.

Les peintures de la collection datent d'environ 1445 et proviennent principalement de la fusion de collections de familles nobles romaines (Torlonia, Chigi, Sciarra et Barberini). Les œuvres sont des écoles toscanes, romaines, napolitaines, vénitiennes, françaises et flamandes et couvrent une période allant du XIIe au XVIIIe siècle. Les principaux auteurs sont Filippo Lippi (Madone sur le trône avec l’enfant), Raphaël (La Fornarina), El Greco (Baptême du Christ), Tintoretto (Le Christ et la femme adultère), Titien (Vénus et Adonis), Guercino (Le Christ fouetté) Caravaggio (Judith décapitant Holopherne, Narcisus), Mattia Preti (La résurrection de Lazare) et Guido Reni (Madeleine repentante). Des objets provenant de l'ancien musée d'art industriel, démontés pendant la Seconde Guerre mondiale, sont également exposés, notamment des collections remarquables de lunettes, de majoliques et de tissus.