Пазней магістрат перадаў музею памяшканні Старога замка – каралеўскага палаца XVI ст. Стары замак у Гродне быў узведзены ў стылі рэнесансу для караля Стэфана Баторыя дойлідам Санці Гучы з Фларэнцыі на рэштках абарочых сцен, вежаў і падмуркаў замка вялікага князя Вітаўта. На першым паверсе замка было 10 скляпеністых памяшканняў, дзе размяшчаўся арсенал, канцэлярыя, скарбніца і іншыя службы. Другі паверх займалі каралеўскія пакоі – парадныя і жылыя, аб’яднаныя ў тыпавую парадную анфіладу. У атыку знаходзіліся памяшканні трэцяга паверха. На працягу наступных стагоддзяў палац некалькі разоў быў моцна пашкоджаны, перабудоўваўся, адбылося і спрашчэнне яго архітэктурных рысаў.