Friedrich Wilhelm III. ließ sich vom "Stararchitekten" Preußens, Karl Friedrich Schinkel das zweigeschossige Sommerhaus in unmittelbarer Nähe des Schlosses Charlottenburg errichten.
Nach dem Tod des Königs 1840 wurde der Pavillon nicht mehr bewohnt. Vorübergehend waren hier Teile der Hausbibliothek untergebracht; 1938 wurde er zum Museum. 1943 brannte das Gebäude bis auf das Mauerwerk nieder; auch die Einrichtung wurde weitgehend vernichtet.
Der Wiederaufbau 1957–60 erfolgte nach Originalplänen. 1970 war auch die Rekonstruktion der dekorativen Innenraumausstattung weitestgehend abgeschlossen; das Museum stand den Besuchern wieder offen.
Mehr als 30 Jahre lang präsentierte der Neue Pavillon Meisterwerke der Schinkelzeit: Gemälde der Romantik und des Biedermeier von Caspar David Friedrich, Carl Blechen, Eduard Gaertner und Karl Friedrich Schinkel sowie Mobiliar, Skulpturen, Porzellan und Berliner Eisenkunstguss des frühen 19. Jahrhunderts. Daran knüpft die Dauerausstellung an.
Im Erdgeschoss wird in drei Räumen die Raumkunst der Schinkelzeit wieder erlebbar. Ein Teil des Interieurs der Erbauungszeit hat sich erhalten, verlorene Kunstwerke werden durch vergleichbare Objekte ersetzt.
Dank einer Spende der Freunde der Preußischen Schlösser und Gärten gelang der Ankauf eines Schinkel-Stuhls.
Die übrigen Ausstellungsräume im Erdgeschoss widmen sich verschiedenen Themen der Kunst des frühen 19. Jahrhunderts: Romantische Rezeption des Mittelalters, Berliner Vedutenmalerei sowie Porträtkunst in Malerei und Skulptur.
Im Obergeschoss konzentriert sich die neue Dauerausstellung vermehrt auf das Wirken Karl Friedrich Schinkels. Dabei werden seine überragenden Leistungen in der Baukunst, der Malerei und seine vielfältige, überaus einflussreiche Entwurfstätigkeit, unter anderem für den Eisenkunstguss und für Möbel beleuchtet.
Einen zweiten Schwerpunkt bildet eine Präsentation von Hauptwerken der Malerei des frühen 19. Jahrhunderts.
Endlich sind sie wieder öffentlich zu sehen, der "Morgen im Riesengebirge" und der "Hafen" von Caspar David Friedrich, die Ansichten Eduard Gaertners aus Berlin, Moskau und Paris sowie die "Ruinen am Golf von Neapel" von Carl Blechen.