Projekt dnešního Hlavova ústavu se připravoval od roku 1911, stavba byla však zahájena až roku 1914 a záhy ji přerušila první světová válka. Zkolaudována byla nakonec až v roce 1921.
Do budovy, která je považována za mimořádnou stavbu nejen v našich zemích, byly umístěny i ústavy soudního lékařství a bakteriologicko-sérologický ústav. V roce 1958 byla budova prohlášena za kulturní památku.