Здание музея Конюшенного двора расположено на южной стороне Конюшенной площади. К 1733 году здесь были выстроены мазанковые дома для жилья придворным конюхам. Эти дома разместились также вдоль берега реки Кривуши (ныне канал Грибоедова). В конце 1740-х годов на этом участке стали строиться деревянные здания, а к концу столетия - каменные. К концу XVIII века в квартале проживало более 2 000 служителей конюшенного ведомства.
Закреплено очертание южной границы Конюшенной площади было в начале XIX века, когда архитектор Л. Руска упорядочил находящуюся здесь застройку. Фасады зданий приобрели строгие классические формы.
В 1840-х годах появилась идея о постройке отдельного здания для Конюшенного музея, который тогда располагался внутри каре здания Конюшенного двора. Эта идея была воплощена в 1857-1860 годах. Архитектором нового здания на Конюшенной площади стал П. С. Садовников, служащий с 1850-х годов в Придворной конюшенной конторе. Его помощниками стали архитекторы П. П. Дютель, Д. П. Садовников (сын зодчего) и каменных дел мастер Н. Т. Чаликов.
Фасад музейного здания оформлен в стиле барокко. Этот стиль, вероятно, был выбран зодчим из-за характера хранимых здесь вещей. Капители, вазы пилястр и вазы фасада были выполнены из терракоты на керамическом предприятии Д. И. Иенсена - ведущем предприятии середины XIX века в своей области. Внутренняя планировка здания отражает назначение постройки. Первый этаж вместил в себя каретник для городских экипажей императорской семьи и свиты. Он раскрывался пятнадцатью арками с резными воротами из полированного дуба. На второй этаж ведут две парадные лестницы. Со стороны двора был сооружён пандус для подъёма карет на второй этаж, оснащённый подъёмным механизмом.
Пять экспозиционных залов музея хранили коллекцию старинных экипажей. Среди них: двухместный возок, сделанный Петром I, разбитая при покушении на императора карета Александра II. Здесь же хранились предметы шорного ремесла, костюмы придворных кучеров. Особое место в музее занимали гобелены, изготовленные Парижской и Петербургской мануфактурами. На гобеленах были изображены копии картин Рафаэля, Гвидо-Рени, Лебрена и других знаменитых художников.
Конюшенный музей можно было посетить с экскурсией. Посетителям показывали в том числе два чучела коней. На одной из них Александр I въехал в 1814 году в Париж, вторая (Лорд) являлась любимым скакуном Николая I. В первом зале находились коронационные кареты императриц Марии Фёдоровны и Александры Фёдоровны. В других залах - экипажи Елизаветы Петровны,, Екатерины II и Павла I. С ними экспонировались детские коляски великих князей и княжон.
Оригинальным экспонатом Конюшенного музея являлся механический возок, созданный нижнетагильским крепостным Е. Жегинским. Повозка считала пройденный километраж, развлекал пассажиров музыкой. Особый отдел музея хранил подарки европейских монархов: сёдла, конскую сбрую, экипажи и прочее.
В дни октября 1917 года музей был разграблен. Часть ценных предметов пропала, часть оказалась сломана. До 1926 года музей являлся филиалом Государственного Эрмитажа, после этого он был закрыт. В настоящее время экспонаты находятся в Эрмитаже, в музее-заповеднике города Пушкина, московской Оружейной палате.
В 1919 году в здании Конюшенного музея располагалась резервная автоконюшенная база Петроградского военного округа. Через четыре года её передали только что созданному Петрогубтрансу. Оставшиеся императорские экипажи использовались им под девизом "Дешёвый транспорт народу". В 1930 году в здании Конюшенного музея разместился первый в Ленинграде автобусный парк и клуб шофёров и авиаторов имени А. Д. Садовского. Позже помещения клуба заняло спортивное общество "Трудовые резервы". В мае 1935 года в большом зале Конюшенного музея проходила регистрация репрессированных ленинградцев, выселяемых из города после убийства С. М. Кирова. В 1938 году нижний этаж здания Конюшенного музея заняли гаражи такси, с 1950 года - Второй таксомоторный парк. В бывшем музее находилась крытая автостоянка и магазин автотоваров.
Здание Конюшенного музея было отреставрировано на рубеже 2000-2010-х годов. Его первый этаж заняли ночной клуб, рестораны и сувенирный магазин.
