Museum Wayang mulanya merupakan gereja tua yang didirikan VOC pada tahun 1640 dengan nama ‘de oude Hollandsche Kerk’. Pada tahun 1736, gedung tersebut mengalami pemugaran dan berganti nama menjadi De Nieuwe Hollandse Kerk (Gereja Baru Belanda).
Bangunan ini bergaya arsitektur Eropa Kuno, yang memiliki ciri berdinding tembok tebal dengan langit-langit yang tinggi. Daun pintu dan jendala berukuran cukup lebar terbuat dari kayu jati masif. Terdiri dari dua lantai, bagian bawah dipergunakan sebagai sekretariat Yayasan Nawangi dan kantor museum. Di tengah ruangan lantai bawah, terdapat sebuah taman, dimana beberapa pejabat tinggi Hindia Belanda dikuburkan di tempat tersebut.
Di area taman ini juga terdapat dinding batu berwarna kecoklatan yang mencantumkan nama beberapa Gubernur Jenderal Hindia Belanda yang pernah dikuburkan. Bangunan gereja tersebut sempat dibeli oleh perusahaan swasta Belanda dan dijadikan sebagai gudang. Namun, karena di dalam bangunan terdapat makam beberapa pejabat tinggi Hindia Belanda, akhirnya dibeli kembali oleh Pemerintah Hindia Belanda yang kemudian pada tahun 1937 difungsikan sebagai Museum Oud Batavia.
Di dalam bangunan bekas gereja ini juga terdapat benda-benda peninggalan Gubernur Jenderal Jan Pieterzoon Coen yang memerintah dari tahun 1618-1622 dan 1627-1629. Setelah mengalami perkembangan, Museum Oud Batavia dipindahkan ke gedung yang berada di seberangnya, yang sekarang bernama Museum Sejarah Jakarta. Atas inisiatif dan prakarsa Gubernur DKI Jakarta, Ali Sadikin, maka pada tanggal 13 Agustus 1975 gedung bekas Museum Oud Batavia ini difungsikan sebagai Museum Wayang.
