سال‌های ۱۳۰۱ الی ۱۳۰۴ شمسی یعنی آخرین سال‌های سلسله‌ی قاجار بود که برای میدان مشق دروازه‌ای ساختند. دروازه‌ای که بعدها سردر باغ ملی نام گرفت، اگرچه باغی دیگر نماند. قبل از آن میدان مشق، دروازه‌ای با یک در دولنگه و دو طاق نمای مسدود در غرب خود داشت که به «سر در ناصری» معروف بود. سر در جدید که ساخته شد، آن یکی ویران شد. چندی پس از ساختن این دروازه، طرح برپایی نخستین باغ ملی (پارک عمومی) شهر تهران در زمین‌های میدان مشق برنامه‌ریزی و اجرا شد و از این رو نام دروازه میدان مشق به سردر باغ ملی تغییر کرد.
با این حال باغ ملی چند سال بیشتر دوام نیاورد و با احداث دو ساختمان شرکت نفت ایران و انگلیس و اداره پست بلدیه در همان سال‌ها، دو پست نگهبانی واقع در قسمت غربی و شرقی سردر تخریب شد. بعد از آن هم در محوطه آن، ساختمان‌هایی از جمله ساختمان شهربانی، کتابخانه ملی و موزه‌ی ایران باستان ساخته شد. اما نام «باغ ملی» بر این دروازه باقی ماند.
معمار این بنا استاد جعفرخان کاشانی بود و معماران معروف آن دوره از جمله استاد کریم منیژه برای ساخت ستون‌ها، استاد اسماعیلی برای انجام سفت کاری‌ها، استاد خاک‌نگار مقدم برای ساخت کاشی‌ها و استاد حسین کاشی‌‌پز برای کاشیکاریهای این اثر او را یاری کردند. سبک این بنا همچون بسیاری بناهای شاخص معاصرش، ترکیبی از سبک معماری ایرانی و اروپایی است که در کلاه‌‌فرنگی و کاشی‌‌کاری‌ها این آمیختگی جلوه بیشتری دارد. پی، پایه، شال ستون‌های هشت گانه بنا و ساق ستون‌های بنا، آجری است. پهنای دروازه باغ ملی از شرق به غرب، حدود ۲۶متر است که با احتساب برج‌های نگهبانی سابق به حدود ۴۷متر می‌رسید. ارتفاع بنا حدود ۲۲متر تا زیر علمک پرچم و ۲۵متر تا نوک آن است. در بخش بالایی این بنا، جایگاه دیده‌بانی، نقاره‌زنی و گذر نیروهای نظامی طراحی شده‌است.
سردر دارای یک گذرگاه بزرگ از میان و دو پیاده‌رو در طرفین است. در کاشیکاریهای بخش‌های بالایی، طرح‌ها و تصاویر اسلیمی، نمادهایی مثل مسلسل، میدان جنگ، شصت تیر، رضاشاه با تفنگ شصت تیر (ماکسیم)، دو فرشته پیروزی، پرچم سه رنگ ایران، گلوله توپ، پلنگ، سروده‌ها و آیه‌های قرآنی و نام‌های امامان شیعی در کتیبه‌ای زیر کلاه فرنگی به چشم می‌خورد. بر کتیبه نمای بیرونی سروده‌هایی از ندیم‌الملک دیده می‌شود. نمای داخلی اثر کمابیش همچون نمای جنوبی است. دو قاب از کاشیکاریهای نمای شمالی با سایر قاب‌ها متفاوت است و نقوش آن تصویری سه‌بعدی ایجاد می‌کنند. در طبقه فوقانی سردر، سه قاب پنجره متقارن در دو جبهه شمالی و جنوبی واقع شده که براساس مستندات تاریخی، قاب میانی ابتدا بدون شیشه بوده و چشم‌انداز کاملی نسبت به محوطه میدان مشق را در اختیار قرار می‌داده‌است. در ادوار بعدی و به واسطه تغییر کاربری سردر، امکان نصب شیشه را فراهم کرده‌اند.
با ساختن ساختمان‌های مجاور، بخش جانبی ساختمان و کتیبه پوشانده شد. پس از انقلاب، نیم‌تنه فلزی رضاشاه از بالای در چدنی و نشان شیر خورشید از میان پرچم ایران، دو طرف بالای سردر (نمای درونی و بیرونی) و نیز درون هلالی‌ها حذف شد.
در‌های دروازه که هر یک چند تن وزن دارند، چدنی‌اند و در قورخانه‌ی تهران به دست استاد محمدعلی کرمانی و زیر نظر خسرو خان سردار اعتماد (رئیس وقت قورخانه) به شیوه ریخته‌گری آماده شده‌اند. برای تزیین درها از نقوش تجریدی (تمثال اژدها) یا نقش پرنده خیالی «هما» استفاده شده‌است.
پوشش نهایی با استفاده از خرپای چوبی و شیروانی در دو اتاق شرقی و غربی این سردر به ساده‌ترین شکل ممکن اجرا شده ولی در بخش اصلی و میانی آن از سیستم‌ها و تکنیک‌های پیچیده‌تری استفاده کرده‌اند. مهم‌ترین عناصر سازه‌ای در مجموعه میانی، یک دیرک قائم با قطر تقریبی ۱۸ الی ۲۰ سانتی‌متر است که به کمک تیرهای افقی، نیروهای وارده را به دیوارهای جانبی منتقل کرده و در ترازهای بالاتر، خود پذیرای عناصر ثقلی دیگر است. بخشی از این نیروها نیز به کمک ۶ ستون کمکی در چهار کنج و میانه طولی دیوارها مهار می‌شوند.
این اثر در تاریخ ۲ اردیبهشت ۱۳۷۶ با شماره ۱۹۶۸ به‌عنوان یکی از آثار ملی ایران به ثبت رسید.
