L’edifici del cafè-restaurant de l’Exposició Universal de Barcelona de 1888, a diferència de la majoria dels pavellons i edificis construïts per a l’Exposició, va ser pensat per perdurar després de l’esdeveniment. Les obres van començar el novembre de 1887 però el gener de 1888 es van introduir canvis a l’estructura metàl·lica i es va haver d’endarrerir dos mesos l’entrega de l’obra. Com a conseqüència d’aquest endarreriment, l’empresari que tenia la concessió de l’establiment va preveure pèrdues econòmiques i es va instal·lar de manera provisional a l’umbracle. A més a més, hi va haver tensions entre l’arquitecte i la comissió executiva de l’Exposició, que finalment va poder inaugurar un saló a la planta baixa amb galeries laterals i uns petits menjadors a la planta primera per la Revetlla de Sant Joan. L’edifici, que s’havia inaugurat amb retard i sense decoració, va seguir en obres fins el mes d’agost que va entrar en ple funcionament sense que estigués enllestit.

L’autor de l’edifici va ser Lluís Domènech i Montaner, que en aquell moment era un jove conegut per la seva activitat pública a la Lliga de Catalunya. L’arquitecte va sorprendre amb un estil propi que, experimentant amb les possibilitats estètiques i funcionals dels materials, va aconseguir aplicar una arquitectura del passat de manera moderna. Es diu que, al Castell dels Tres Dragons, s’hi van forjar les bases del modernisme.

Una de les característiques més destacables del projecte del Cafè-Restaurant va ser la solució estructural que donava forma i funció a l’edifici. D’una banda, es va crear una doble paret perimetral amb àmplies obertures a l’exterior que permetia la circulació dels cambrers sense interrompre el funcionament de la sala durant els banquets. Al mateix temps, aquesta doble paret donava major amplada a la base del mur de manera que es repartien millor les empentes que havia de suportar el terreny. D’altra banda, l’elecció dels materials constructius també va ser molt innovadora ja que l’arquitecte va optar per l’ús de murs de maó que n’alleugerien el pes (enlloc dels tradicionals murs de pedra) i de bigues de ferro (material utilitzat principalment en tipologies fabrils o en pavellons). La combinació de les dues decisions, estructural i constructiva, va permetre a l’arquitecte construir uns fonaments poc profunds i lleugers en un terreny humit com el del Parc de la Ciutadella.

El Cafè-Restaurant va acollir el primer banquet per a representants de la premsa nacional i estrangera de l’Exposició Universal, així com diversos àpats per als organitzadors del certamen i representants dels països convidats. Amb una capacitat de fins a sis-cents comensals, decoració floral dissenyada per a cada esdeveniment i música en viu, va funcionar a ple rendiment, matí, tarda i nit, durant l’Exposició. Tot i les bones crítiques que va rebre pel bon funcionament, l’edifici va donar una aspecte general d’inacabat, sobretot per l’escassetat d’ornamentació i, un cop acabada l’Exposició, de seguida es van iniciar les obres per completar-lo.

Des del 1888 fins a dia d’avui, l’antic Cafè-Restaurant ha passat per usos molt diversos: el de Museu de la Història (just acabada l’Exposició, amb una ràpida intervenció en decoració i un nou projecte museològic); el de l’Escola Municipal de Música (que va ocupar la planta baixa de l’edifici i va suposar importants obres d’adequació acústica); el de Museu de Catalunya d’Història Natural (que va conviure amb l’anterior ús i va ocultar les decoracions de parets i sostres amb una capa de pintura); el de Servei Municipal de Matrícules per a Escoles Primàries (durant la segona república); i el de Menjadors d’Auxili Social (durant els primers anys de la postguerra, que va implicar la desaparició dels vitralls modernistes). Des del 1946 fins a l’actualitat, el Castell dels Tres Dragons forma part del Museu de Ciències Naturals que hi ha fet un seguit de reformes per revaloritzar l’edifici. Entre aquestes intervencions hi trobem una ampliació a càrrec dels arquitectes Cirici, Bassó i Bonet que, amb molta delicadesa, van decidir construir-la en planta soterrani per mantenir intacta la visió original del Cafè-Restaurant. Des de l’any 2018, amb la redacció del Pla Director de La Ciutadella del Coneixement, hi ha la voluntat de consolidar l’eix d’equipaments científics format pel Castell dels tres dragons, el Museu Martorell, l’Hivernacle i l’Umbracle.