La sede actual del Archivo Histórico Nacional fue inaugurada el 13 de octubre de 1953 y fue diseñada y construida de nueva planta para ser archivo. Situada en una de las zonas más elevadas de la ciudad de Madrid, dentro del complejo de edificios del Consejo Superior de Investigaciones Científicas que se asentaron sobre los terrenos de la Junta de Ampliación de Estudios y la Residencia de Estudiantes. Su estilo está inspirado en la arquitectura escurialense que fue tan potenciada en el periodo franquista y fue su autor don Manuel Chumillas.
Arquitectónicamente, consta de dos cuerpos bien delimitados. El cuerpo delantero rectangular está constituido por tres plantas y una por debajo de la cota O, todas en formato rectangular, y está dedicado a las áreas públicas y de trabajo de la institución. Superpuesto y al sur, el cuerpo de depósitos se concibió como un cuadrado perfecto distribuido sobre un patio central.
Actualmente se puede decir que las zonas públicas y las zonas de trabajo del Archivo disponen de unos 3000 metros cuadrados de superficie. El investigador y el ciudadano cuentan con un área de recepción y acreditación, así como con una sala de consulta de documentos con sesenta puestos y otra sala de reproducciones. El salón de actos, con cabida para ochenta personas, se encuentra también en la planta de acceso. La planta sótano alberga los talleres de restauración, fotocopia, microfilmación y sistemas informáticos, y las dos superiores, las zonas de trabajo archivístico y gestión administrativa del centro.
El depósito del Archivo Histórico Nacional está compuesto por siete niveles, seis con estantería fija y uno con estantería móvil, a los que se añade una cartoteca y un depósito de documentos especiales. Cada nivel supone aproximadamente unos 858 metros cuadrados de superficie que permiten instalar aproximadamente unos 42 kilómetros de estantería. Su situación actual es de saturación.