Комплекс будинків училища споруджений у просторій садибі, яку було відведено під будівництво військового містечка на колишній околиці Києва — Верхній Солом'янці. Училище названо ім'ям засновника — імператора Миколи II. Для потреб закладу було виділено 18 десятин землі у Кадетському гаю, що дало змогу створити найбільший в імперії навчальний полігон для стрільб. Великий об'єм головного навчального корпусу домінував над довколишньою місцевістю, тепер — у ряді сучасної забудови проспекта. Від первісних будівель збереглися також адміністративний корпус, ангар для учбових гармат, водонапірна башта, котельня, манеж, механічний млин, два навчальні корпуси, пральня, речовий склад, стайня. До комплексу входили й три житлові будинки для офіцерів-вихователів (розташовувалися біля східної межі території училища, тепер — за її межами).

Завдяки вільному розміщенню на ділянці, яке обумовлює огляд з різних боків, будівлі комплексу характеризуються всефасадністю, тобто не мають яскраво виявленого розподілу на головні та другорядні фасади. Екстер'єрам споруд притаманні раціоналістичні архітектурні форми цегляного стилю, а також спрощені стилізовані елементи фортечної середньовічної архітектури. Оптимальне використання будівельних властивостей цегли високої якості дало змогу застосувати широкий спектр декоративного оздоблення фасадів (складні багатопрофільні карнизи, поребрики, напуски рядів мурування, ніші різноманітної форми, аркатурні пояси тощо).
Під час Великої Вітчизняної війни споруди були пошкоджені. Після війни відновлені, внутрішнє планування частково змінено.
Перший набір до училища (180 юнкерів) відбувся 15 жовтня 1915. До завершення будівництва головного навчального корпусу юнкери розміщувалися в казармах поряд з ним. Навчання у новій будівлі училища розпочалося у березні 1917. Загалом Миколаївське артилерійське училище встигло підготувати п'ять випусків офіцерів. Останній — шостий набір не закінчив навчання. 25 січня 1918, під час боїв у Києві між більшовиками та українськими частинами, курсантів і викладачів відправили в тримісячну відпустку.
У березні 1918, після повернення до Києва Української Центральної Ради, комплекс училища недовгий час займав Запорізький кінно-гайдамацький полк ім. К.Гордієнка, яким командував полковник В. Петрів, майбутній військовий міністр УНР (серпень—листопад 1919).
У квітні 1918 училище передано Міністерству народної освіти. З травня 1918 тут містився Український народний університет — вищий навчальний заклад, відкритий за доби Української Центральної Ради відповідно до рішення 2-го Всеукраїнського педагогічного з'їзду, що відбувся у серпні 1917. Спочатку заняття проводились у приміщенні університету св. Володимира у вечірні години. Метою навчального закладу було визначено підготовку нових науково-педагогічних кадрів у справі українізації освіти. Він працював за програмою державних університетів і мав три факультети: історико-філологічний, природничо-математичний і правничий. Курс викладання був розрахований на три роки, на підготовчому відділенні за програмою середніх класів гімназії — на один—два роки. Вступ до закладу був вільний. Ректор — математик I.Ганицький. В університеті викладали відомі вчені: історик О. Грушевський, юрист Б.Кістяківський, математики Д. Граве і М. Кравчук, філологи І. Огієнко і Ф. Сушицький, економіст М. Туган-Барановський, мистецтвознавці Г. Павлуцький і К. Широцький, фізик Й.Косоногов, механік К. Семинський та ін.
Законом Ради міністрів Української Держави від 17 серпня 1918 навчальний заклад перетворено на Київський державний український університет, урочисто відкритий за цією адресою 5 жовтня 1918. Усі студенти народного університету були переведені до державного (загалом — 1600 осіб). Основна мова викладання — українська. Додатково було відкрито медичний факультет. 3 жовтня 1918 ректором призначено історика літератури, археографа Ф. Сушицького.
Декани: правничого факультету - М. Туган-Барановський, історико-філологічного - Г.Павлуцький, фізико-математичного - Ф. Швець, медичного - О. Корчак-Чепурківський. У навчальному закладі працювало 68 професорів, доцентів й асистентів. Серед них - Д. Багалій, М.Василенко, С. Веселовський, Д. Граве, М. Грунський, О. Грушевський, В. Данилевич, В.Зіньківський, В. Карпека, Б. і В. Кістяківські, Й. Косоногов, М. Кравчук, А.Кримський, А.Лобода, М. Нещадименко, І. Огієнко, М. Птуха.
У листопаді 1918 університет був переміщений знову до будинку університету св.Володимира, комплекс училища передано у відання Головнокомандувача всіх збройних сил України генерала Ф. Келлера, який керував фронтом проти військ Директорії. Тут містилися штаб Особливого корпусу генерала О. Ревішина, що складався спочатку з двох, потім — з однієї офіцерської дружини, а також 1-й Окремий артилерійський дивізіон, набраний переважно з юнкерів Миколаївського училища шостого набору, які не встигли закінчити навчання.
Після захоплення Києва більшовицькими військами (лютий 1919) на базі Миколаївського училища були створені Київські артилерійські командні курси, які припинили існування в серпні 1919 у боях з арміями А. Денікіна та С. Петлюри.
Нові навчальні заклади почали діяти лише 1921. Тут містилися по черзі військово-повторна, інженерна, військово-педагогічна школи, з 1926 — Четверта Київська артилерійська школа.
1925 - 28 у ній навчався Черняховський Іван Данилович (1908—45) — воєначальник, генерал армії, двічі Герой Радянського Союзу (1943, 1944).
1931 за інспірованим процесом у т. зв. справі змови офіцерської організації «Весна» було репресовано 25 викладачів школи — колишніх офіцерів і генералів.
З 1933 школа носила ім'я колишнього начальника штабу РСЧА П. Лебедєва, 1937 перетворена на Друге Київське артилерійське училище ім. П. Лебедєва. У липні—жовтні 1941 викладачі і курсанти навчального закладу брали участь в обороні Києва від гітлерівських окупантів на лінії по р. Ірпінь — між с. Білогородка та с-щем Ірпінь. Більшість з них загинула під час боїв.
1958 навчальний заклад реорганізовано на Київське вище артилерійське училище, 1973 перейменовано на Київське вище зенітно-ракетне інженерне училище.
З 1974 тут містилася філія Артилерійської академії, з 1977 — Академія протиповітряної оборони сухопутних військ, якій 1978 присвоєно ім'я Маршала Радянського Союзу О. Василевського. Постановою Кабінету Міністрів України від 19 серпня 1992 її перетворено на Академію Збройних Сил України, 1999 — на Національну академію оборони України.