Museum Bali dibangun pada tahun 1910. Struktur fisiknya mengikuti struktur fisik bangunan keraton (puri) atau tempat pemujaan (kahyangan, pura, merajan) berdasarkan konsep Tri Mandala yaitu Nista Mandala: Jaba Pisan (bagian luar), Madya Mandala : Jaba Tengah (bagian luar sebelum memasuki bagian inti), dan Utama Mandala: Jeroan (bagian inti).

Fasilitas yang tersedia berupa gedung-gedung penyimpanan peninggalan sejarah dan etnografi sejak masa prasejarah sampai masa modern, tiga buah gedung yang dinamai Gedung Tabanan, Karangasem dan Buleleng, di bagian Utara adalah tempat penyimpanan barang-barang kesenian, barang etnografis, naskah-naskah kuno (prasasti), keramik, patung-patung porselin, alat-alat rumah tangga, alat-alat pertanian, senjata, alat-alat upacara, lukisan, wayang kulit dan lain sebagainya.

Ketiga gedung penyimpanan barang-barang peninggalan masa lampau itu difungsikan untuk tempat pameran tetap. Gedung-gedung baru di bagian Selatan yang dibangun pada tahun 1969 merupakan pengembangan fasilitas guna memperlancar pelayanan bagi pengunjung.

Sejak Otonomi Daerah diberlakukan pada tahun 2000, Museum Negeri Propinsi Bali diserahkan kemblai ke Pemerintah Propinsi Bali sebagai salah satu Unit Pelaksana Teknis Dinas Kebudayaan Propinsi Bali dengan nama UPTD Museum Bali.

KOLEKSI:
Biologika 3
Etnografi 3.005
Arkeologika 878
Historika 3.332
Numismatika 3.784
Filologika 311
Keramika 506
Seni Rupa 2.423

UPTD Museum Bali menempati tanah seluas 3.355,25 m2 dan luas bangunan 8.140 m2 yang dibangun dengan gaya tradisional Bali yang terbagi beberapa ruangan yaitu:
a. ruang pameran tetap
b. ruang auditorium
c. ruang perpustakaan
d. ruang laboratorium/konservasi
e. ruang penyimpanan koleksi
f. ruang bengkel/preparasi
g. ruang administrasi
h. ruang audio visual.