سردر باغ ملی طی سال‌های ۱۳۰۱ تا ۱۳۰۴ هجری شمسی پیش از بر افروخته شدن آتش جنگ جهانی دوم، به عنوان دروازه ورود به میدان مشق به دستور مستقیم رضا شاه و توسط جعفرخان کاشانی و همکاری آلمانی‌ها احداث شد. البته در ساخت این بنا معماران دیگری نیز نقش داشتند؛ از جمله انجام سفت‌کاری‌ها توسط استاد اسماعیلی، ساخت ستون‌ها به وسیله استاد کریم منیژه، ساخت کاشی‌ها به دست استاد خاک‌نگار مقدم و کاشی‌کاری‌ها به هنرمندی استاد حسین کاشی کار. این سردر در جانب شرقی سر در قبلی و با همان ابعاد و شکل ظاهری ساخته شد و پس از آن سر در قبلی ویران گردید.
این بنا به عنوان دروازه ورودی به میدان مشق؛ که محوطه‌ای نظامی و در اختیار قشون بود، ساخته و نام «دروازه میدان مشق» بر آن نهاده شد. مدتی پس از ساخت این دروازه، طرح برپایی نخستین باغ همگانی شهر تهران با نام «باغ ملی» در زمین‌های درون میدان مشق برنامه‌ریزی و پیاده‌سازی شد و از این رو نام آن به «سردر باغ ملی» تغییر یافت. علی‌رغم این که باغ ملی چند سال بیشتر دوام نیاورد و در محوطه آن ساختمان‌های متعددی از جمله ساختمان وزارت امور خارجه، کتابخانه ملی و موزه ایران باستان ساخته شد، اما نام آن همچنان سردر باغ ملی، باقی ماند و مردم سردر باغ ملی را به عنوان نماد تاریخ معاصر تهران و معماری خاص تهران قدیم می شناسند و پیش از بنیاد برج آزادی، این دروازه به عنوان نماد شهر تهران شناخته می‌شد.
این بنا دارای دو نمای بیرونی و درونی است. نمای بیرونی (خ امام خمینی) از هشت ستون آجری به صورت جفت تشکیل شده است که در اطراف ورودی‌های سه گانه، نسبت به دیگری به اندازه یک قطر ستون عقب نشینی دارد یعنی در اطراف هر در از چهار ستون دو تای آن کمی عقب‌تر قرار گرفته‌اند که به جهت سایه و روشن نور جلوه‌ای خاص به بنا داده است.
پهنای دروازه باغ ملی از شرق به غرب کم‌تر از ۲۷ متر است. این پهنا در گذشته به خاطر وجود دو اتاق بازرسی یا نگهبانی، واقع در سمت شرق و قسمت غرب بنا، بیشتر هم بوده است (حدوداً ۴۵ متر). این دو اتاقک، با توجه به تصاویر اولیه میدان مشق، دارای عرضی هم چون دروازه‌های هلالی و البته با ارتفاع کم‌تر از قسمت‌های مجاور خود بود. بعدها اتاق غربی قسمتی از بنای شرکت نفت ایران و انگلیس و اتاق شرقی به بنای اداره پست تهران متصل شد و بعد از آن نیز تخریب گشت.
نمای درونی ،به استثنای ستون‌ها، تفاوت چندانی با نمای بیرونی ندارد. این بنا با آمیزه‌ای از سبک معماری ایرانی- اروپایی به ویژه در کاشی‌کاری‌ها و کلاه فرنگی طراحی شده است. از نقوش و طرح‌های نمای داخلی می‌توان به صحنه تسخیر تهران در کودتای سوم اسفند ۱۲۹۹شمسی، دروازه و برج و باروهای تهران (احتمالاً دروازه قزوین)، نقوش تمام قد لژیون قزاق در دو طرف ورودی اصلی، و نقوش فرشته پیروزی که کم و بیش از حجاری‌های طاق بستان اقتباس گردیده است، اشاره کرد.
سردر باغ ملی علاوه بر نقاره‌زنی، دیده بانی و دروازه تردد نظامی، در واقع حکم بنای یادبود فتح تهران در کودتای سوم اسفند سال۱۲۹۹ شمسی توسط رضاخان را دارد که در کاشی‌کاری بدنه سردر به وضوح قابل مشاهده است.از جمله تخریب برج و بارو با گلوله‌های توپ، رضاشاه در حال تیراندازی، دو فرشته پیروزی و کتیبه‌ها، همه نشانه‌هایی از فتح و پیروزی در کودتای سال ۱۲۹۹ شمسی و تسخیر تهران است.
به طور کلی، کتیبه‌های سردر باغ ملی شامل ۴۵ کتیبه روی کاشی و دو کتیبه فلز کاری به صورت نیم برش دایره و دیگری در قسمت بیضی شکل بالای سردر اصلی است.
کتیبه‌های نمای درونی شامل کتیبه‌های اشعاری در بالای دروازه‌های کوچک است. بالای هر دروازه کوچک شش کتیبه اشعاری وجود دارد و البته در سمت غربی به علت تعبیه ناودان و حذف پلکان قرینه شرقی، دو مورد آن تا حدی مخدوش شده است. بالای هر دروازه کوچک، سیزده کتیبه اشعاری کاشی کاری موجود است، اما کتیبه‌های انتهایی قسمت غربی و شرقی بنا به علت ساخت بناهای اداره پست و شرکت نفت مخدوش و تخریب شده است. این کتیبه‌ها به صورت کمربندی دور بنا و در قسمت عرضی آن هم امتداد داشته که با ساخت بناهای مجاور مخدوش شده است.اشعار کتیبه‌ها از ندیم الملک صنعتگر و محمد علی کرمانی است.