位于越秀山小蟠龙岗上，明洪武十三年（1380）镇守广州的永嘉侯朱亮祖筑新城，将宋代广州三城（西、中、东城）合一，并拓北城八百丈，城墙跨越秀山而过，于城墙最高处建望楼，作军事用，“凡五层，高十余丈”名为五层楼。其时珠江水面宽阔，登楼送目，碧水长天，故又称望海楼。

明成化年间，楼毁于火，遂重建，时倭寇常侵扰，海疆不靖，改称镇海楼，内含“雄镇海疆”之意。

镇海楼，为五层楼阁式建筑，硬山顶，高28米，通面宽31米，通进深16米，红墙绿瓦，飞檐翘角，巍峨壮观。两侧山墙逐层收缩作宝塔形，为古楼阁中之特色者。登楼览胜，凭栏远眺，顿觉心旷神怡，胸襟开阔，被誉为“岭南第一胜慨”。

自1929年起，镇海楼一直是广州市博物馆所在地。馆内展出广州2000多年来城市发展情况和出土文物，以及广州近百年来的有关政治、科学、文化、贸易史料。该楼于1989年公布为广东省文物保护单位。