L'architecte Louis Le Vau, qui aménagera les appartements d'Anne d'Autriche de 1655 à 1658, concevra cette rotonde à l'extrémité nord afin de servir de passage entre ceux-ci et les appartements d'hiver de la reine.
Le décor sera confié au peintre Charles Errard. Seuls les stucs des frères Marsy seront réalisés à partir de ce projet. L'architecte Jean-Arnaud Raymond complétera le décor de la rotonde au XIXème siècle, lorsque l'exposition des sculptures antiques prendra place dans les anciens appartements. Il concevra un décor évoquant la sculpture et confiera la peinture du plafond de la voûte à Jean-Simon Berthélémy en 1802. Ce dernier représentera l'Homme formé par Prométhée ou l'Origine de la sculpture.
Les médaillons des voussures seront confiés aux sculpteurs Bernard Lange et Jean-François Lorta. Antoine-Denis Chaudet sculptera le Génie des Arts au nord, et l'Union des trois Arts, au sud. La rotonde, achevée en 1809, deviendra l'entrée principale du musée. Le plafond, très endommagé, sera repeint par Jean-Baptiste Mauzaisse en 1826. Ce dernier respectera la composition originale.
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