Las pretensiones del edificio eran bien modestas: una amplia sala capitular, cuartos para los ediles y algunos pocos calabozos destinados a albergar a los pocos malhechores que se suponía merodeaban por calles y quintas. Pero les falló el cálculo, porque bien pronto los aguaciles tuviero que utilizar la Sala Capitular como Cárcel Pública. Esto determinó que el Cuerpo Municipal tuviera que retornar al Fuerte. Mientras, en 1614, era nombrado alarife oficial del Cabildo, Bacho de Filicaya, un marino con conocimientos en albañilería llegado a Buenos Aires en 1611 como maestro del pasaje "Nuestra Señora de los Ángeles".

Al fundarse la Ciudad en 1580, los ediles tuvieron que echar a suerte para ver en cual de sus casas realizaban sus acuerdos. De esto se desprende que el Cabildo era bien pobre y que sus arbitrios constituían más una intención que un recaudo. Las cosas mejoraron cuando al asumir como Gobernador Hernando Arias de Saavedra, Hernandarias, éste resolvió darles una mano a los ediles y destinó para Sala Capitular una dependencia del Fuerte. Allí continuó por algunos años sesionando el Ayuntamiento.

El 3 de marzo de 1608, el alcalde Manuel de Frías propuso la necesidad de construir un cabildo. Los fondos para este emprendimiento provendrían de impuestos a las naves que entraban y salían del puerto de Buenos Aires. Su construcción finalizó en 1610.
Años después, y debido a la cantidad de presos alojados, el Cabildo resulto chico, a esto se le sumo que durante varios años no se hizo un mantenimiento del edificio, por lo que pronto quedo en ruinas. En mayo de 1682, las autoridades propusieron una segunda construcción.

La administración de la obra se llevó a cabo a través de la Oficina para Proyectos de las Naciones Unidas (UNOPS), organismo que se encargó del proceso licitatorio con fondos de la Secretaría de Cultura de la Nación.El equipo técnico a cargo de las obras estuvo dirigido por la arquitecta Elina Tassara, mientras que la nueva puesta museográfica fue coordinada por Gabriel Miremont y el equipo del propio Museo, dirigido por María Angélica Vernet.

Se realizaron tareas de conservación y restauración de las piezas en exposición que fueron dotadas de nuevos soportes y exhibidores. Entre las obras más importantes, se destacan la puesta en valor de los techos de tejas; la reparación de revoques y pintura a la cal del edificio; la restauración de carpinterías de madera, umbrales de accesos, descansos de escalera y elementos de herrería; la puesta en valor integral de los espacios exteriores del predio; la renovación de todo el sistema de iluminación y del proyecto museográfico como la puesta en valor del acervo museal; y por último, la provisión de equipamiento tecnológico de apoyo para la exposición. Asimismo, se implementó un nuevo sistema de accesibilidad para personas con mobilidad reducida.

El Cabildo Abierto del 22 de mayo de 1810 será el ámbito de decisiones trascendentales. Cornelio Saavedra recuerda parte del célebre debate: “Concurrieron todas las corporaciones eclesiásticas y civiles, un crecido número de vecinos y un inmenso pueblo... Las tropas estaban fijas en sus respectivos cuarteles con el objeto de acudir donde la necesidad lo demandase. La plaza de la Victoria estaba llena de gente y se adornaba ya con la divisa en el sombrero de una cinta azul y otra blanca, y con el primor que en todo aquel conjunto de pueblo no se vio el más ligero desorden. La cuestión sobre qué debía votarse se fijó a saber: ¿Si Don Baltasar Hidalgo de Cisneros debía cesar o continuar con el mando de estas provincias en las circunstancias de hallarse solamente libres del yugo francés, Cádiz y la isla de León, y si debía erigirse una junta de gobierno que reasumiese el mando supremo de ellas? El señor obispo fue singularísimo en este voto. Dijo: ‘que no solamente no había que hacer novedad con el virrey, sino que aún cuando no quedase parte alguna de la España que no estuviese subyugada, los españoles que se encuentran en las Américas debían tomar y reasumir el mando de ellas, y que este sólo podría venir de las manos de los hijos del país cuando ya no hubiese quedado ningún español en él’. Escandalizó al concurso tan desatinado dictamen. Los doctores Juan José Paso y don Juan José Castelli, irritados de él y del aire con que el obispo lo produjo, tomaron la palabra para rebatirlo... Verificada la regulación de los votos, en aquel mismo acto se declaró haber caducado la autoridad del virrey y quedar reasumida en el excelentísimo Cabildo...”.
Al Cabildo Abierto del 22 de mayo se habían convocado a unos pocos vecinos, sólo a 450 de 4500 y asistieron 254, pero allí se logró deponer definitivamente al virrey e impulsar la instalación de una junta provisional de gobierno presidida por Saavedra. La presión ejercida en los días siguientes permitiría la creación de una junta revolucionaria.

El Cabildo de la Ciudad de Buenos Aires fue testigo y protagonista de los pasos dados por los revolucionarios para lograr la emancipación de la tutela española. Manuel Belgrano en su Autobiografía nos dice: “...habiendo salido por algunos días al campo, en el mes de mayo, me mandaron a llamar mis amigos de Buenos Aires, diciéndome que era llegado el caso de trabajar por la patria para adquirir la libertad e independencia deseada, volé a presentarme y hacer cuanto estuviera a mis alcances: había llegado la noticia de la entrada de los franceses en Andalucía y la disolución de la Junta Central; éste era el caso que se había ofrecido a cooperar en nuestras miras el comandante Saavedra.” Belgrano confirma la adhesión de Saavedra, quien había optado por esperar la circunstancia propicia. En su Memoria autógrafa, Cornelio Saavedra, relata los hechos que precedieron a la convocatoria al Cabildo Abierto del 22 de mayo. “El día 20 se nos citó por el sargento mayor de la plaza para que a las siete de la noche estuviésemos todos en la fortaleza...Viendo que mis compañeros callaban yo fui el que dijo a S.A.: ‘Señor, son muy diversas las épocas del 1º de enero de 1809 y la de mayo de 1810, en que nos hallamos. En aquella existía la España, aunque ya invadida por Napoleón; en ésta, toda ella, todas sus provincias y plazas están subyugadas por aquel conquistador, excepto solo Cádiz y la isla de León, como nos aseguran las gacetas que acaban de venir y V.E. en su proclama de ayer. ¿Y qué señor? -¿Cádiz y la isla de León son España? ¿Este territorio inmenso, sus millones de habitantes, han de reconocer la soberanía en los comerciantes de Cádiz y la isla de León que son una parte de una de las provincias de Andalucía? -No, señor; no queremos seguir la suerte de la España, ni ser dominados por los franceses: hemos resuelto reasumir nuestros derechos y conservarnos por nosotros mismos. El que a V.E. dio autoridad para mandarnos, ya no existe; de consiguiente tampoco V.E. la tiene ya, así es que no cuente con las fuerzas de mi mando para sostenerse en ella’. Esto mismo sostuvieron todos mis compañeros. Con este desengaño concluyó diciendo: ‘Pues, señores, se hará el cabildo abierto que se solicita’.”

El Cabildo es una institución que en principio daba existencia y sentido a una ciudad. Lo primero que se hacía al fundar una ciudad o un pueblo era organizar el Cabildo, con lo cual quedaba legitimada la fundación y los fundadores. Es al amparo de esos cabildos que fueron congregándose los espacios y configurándose las naciones americanas, sobre la base de los intereses de “los vecinos”, expresados en la pertenencia a sus cabildos. También para la Corona española, el testimonio que la documentación de los cabildos provee, era la confirmación de la probidad de sus funcionarios y del control de la gente y dirigentes, de otro modo aislados en la inmensidad americana.

En 1880, el arquitecto Pedro Benoit elevó la torre diez metros y colocó una cúpula azulejada. En esta reforma el techo perdió sus tradicionales tejas. Esta nueva torre fue demolida en 1889. El segundo edificio contaba con once arcos en cada planta. Pero en 1894, debido a la apertura de la Avenida de Mayo, se tuvo que demoler un costado del Cabildo, con lo cual desaparecieron los tres arcos del lado norte. De esta manera perdió su simetría frontal hasta que en 1931 se demolieron los otros tres arcos del lado sur para abrir la diagonal Julio A. Roca.

Luego de su construcción, el Cabildo fue utilizado como recinto para las autoridades y como cárcel, ya que no existía otro lugar donde alojar a los presos, y se mantuvo así hasta la construcción de una nueva unidad donde alojar a los penados.

En mayo de 1682, las autoridades propusieron la construcción de un edificio de dos plantas, que contendría:
Planta alta: Sala Capitular y Archivo.
Planta baja: cárcel para personas privilegiadas, calabozos comunes para hombres y otro para mujeres, cuarto para vigilancia y habitaciones para jueces y escribanos.
El 23 de julio de 1725 comienza la construcción del nuevo edificio según planos del arquitecto jesuita lombardo Andrés Blanqui, que se vio postergada, en 1728, para volver a reiniciarse en el 1731. En agosto de 1731 se reiniciaron las obras que nuevamente se suspendieron en 1732 por falta de presupuesto. En 1764, se da por terminada la torre del Cabildo, aunque en el momento de producirse la Revolución de Mayo, en 1810, el edificio aún no se hallaba íntegramente terminado

De los once arcos originales, solamente quedaron cinco. Según el historiador Enrique de Gandía, el Cabildo no fue demolido gracias a los esfuerzos del diputado nacional Tomás Santa Coloma y de su hijo Federico Santa Coloma Brandsen, segundo Director del Museo Histórico Nacional. En 1940, el arquitecto Mario Buschiazzo recreó el aspecto del Cabildo colonial, retirando elementos de estilos posteriores, basándose en diversos documentos históricos. Fueron reparados los tejados, las herrerías y la carpintería. La torre se reconstruyó con una altura menor a la de la época colonial en un intento de simular las proporciones del edificio sin restituir las partes demolidas.
El Cabildo fue declarado Monumento Histórico Nacional el 31 de mayo de 1933.

En el interior del Cabildo se encuentra el Museo Nacional del Cabildo y la Revolución de Mayo, donde se exhiben cuadros, retratos, piezas y joyas del siglo XVIII, el arca fiscal de Caudales, la imprenta que fuese instalada por el virrey Juan Jose de Vertiz en la Casa de los Niños Expósitos, la lámina de Oruro obsequiada al Cabildo en ocasión de la victoria de 1807 frente a los ingleses (Invasiones inglesas), y en el patio puede observarse un aljibe de 1835, que pertenecía a la casa natal de Manuel Belgrano, político, militar y creador de la Bandera Argentina