Музейный флигель Академии наук находится на территории, которая изначально была частью Коллежской площади. Эта площадь по планам начала XVIII века должна была стать главной в Петербурге, но так ей и не стала.
В 1826 году был утверждён проект застройки квартала за зданием Академии наук на Университетской набережной. По проекту архитектора И. Ф. Лукини и при участии Д. Е. Филиппова здесь в 1826-1831 годах построили музейный флигель Академии наук. Он завершил архитектурное формирование Коллежской площади.
Музейный флигель в основном повторил облик находящегося напротив здания Новобиржевого Гостиного двора. В новом здании разместились коллекции Ботанического, Зоологического и Азиатского музеев, Минералогический кабинет, химическая лаборатория и другие учреждения Академии наук. С 1866 года здесь работала физиологическая лаборатория, которой с 1907 года руководил академик И. П. Павлов.
С конца XIX века музеи стали переводиться в другие помещения. Физиологическая лаборатория в 1926 году была преобразована в институт и переехала в дом №6 на набережной Макарова. Минералогический кабинет, преобразованный в XIX веке в Геологический музей, переехал в северный пакгауз (наб. Макарова, 2). Для Зоологического музея нашли помещения в южном пакгаузе (Университетская наб 1). Азиатский музей стал основой для Института востоковедения РАН.
В 1950-1970-х годах музейный флигель Академии наук занимал Институт теоретической астрономии АН СССР. В его стенах готовили каталоги малых планет. Здесь же работает отделение издательства "Наука".
