Museum Sasmitaloka Panglima Besar Jenderal Sudirman dahulu merupakan rumah tinggal dari pejabat keuangan Pura Pakualaman,bernama Tuan Wijnschenk. Bangunan tersebut didirikan pada tahun 1890.
Pada masa pendudukan Jepang tahun 1942 – 1945, bangunan digunakan untuk keperluan pribadi para opsir Jepang. Setelah proklamasi kemerdekaan Republik Indonesia, bangunan ini berfungsi sebagai Markas Kompi “Tukul” dari Batalyon Letnan Kolonel Suharto selama tiga bulan.
Sejak 18 Agustus 1945 dan setelah pelantikan Kolonel Sudirman menjadi Panglima Besar, bangunan ini beralih fungsi menjadi rumah dinas Jenderal Sudirman sekaligus sebagai tempat tinggalnya.
Pada masa perang kemerdekaan menghadapi Agresi Militer Belanda II (19 Desember 1948 s.d. 27 Desember 1949), bangunan ini dipakai sebagai Markas Informatie voor Geheimen Brigade T tentara Belanda. Setelah pengakuan kedaulatan Republik Indonesia pada 27 Desember 1949, bangunan difungsikan sebagai Markas Komando Militer Kota Yogyakarta. Selanjutnya digunakan untuk asrama Resimen Infanteri XIII dan penyandang disabilitas.
Bangunan kemudian beralih fungsi menjadi Museum Angkatan Darat, tepatnya pada 17 Juni 1968 hingga 30 Agustus 1982. Selanjutnya peresmian perubahan museum menjadi Museum Sasmitaloka Panglima Besar Jenderal Sudirman dilakukan oleh Kepala Staf Angkatan Darat Jenderal TNI Poniman pada 31 Agustus 1982.
Denah bangunan museum berbentuk segi empat dan menghadap ke timur. Dilihat dari bentuk arsitekturnya bangunan tersebut menunjukkan gaya campuran, terlihat pada tiang dengan bentuk dasar corintia, dihias motif tradisional seperti pada tiang-tiang di keraton.
Bangunan museum memiliki ciri-ciri berdinding keramik, bentuk atapnya limasan dengan rangka dari kayu, penutup atap menggunakan sirap, dan lantai tegel bermotif. Pintu dan jendela terdiri atas daun krepyak dan kaca dengan ukuran relatif besar guna mendapatkan penghawaan dan pencahayaan alamiah yang optimal. Hal tersebut termasuk ciri bangunan peninggalan Belanda di negeri tropis.
Museum Sasmitaloka Panglima Besar Jenderal Sudirman berada di Jalan Bintaran Wetan No.3, Gunungketur, Pakualaman, Kota Yogyakarta, Daerah Istimewa Yogyakarta. Bangunan museum ditetapkan sebagai Cagar Budaya dengan Permenbudpar RI No. PM.07/PW.007/MKP/2010 tanggal 8 Januari 2010.