Здание построено в 1914 году для Института физических методов лечения им. И.М. Сеченова. Первым директором института стал его основатель и организатор, профессор медицины, один из основоположников научной физиотерапии А.Е. Щербак. Институт в годы войны перевели в Ялту, где он и находится в настоящее время.
Первоначально проект здания выполнил архитектор A.M. Вейзен, затем его доработал архитектор В.А. Чистов. Сооружено в стиле неоклассицизма, с архитектурными деталями в духе модерна. П-образная в плане объемно-пространственная композиция здания отличается симметричностью построения фасадов. Главный фасад оформлен ризолитом с огромными колоннами коринфского ордера, установленными на гранитных пьедесталах. Со стороны моря два трехэтажных объема образуют курдонер с бассейном. От набережной он отделен ротондой с колоннами коринфского ордера. На северном фасаде выделяется полуротонда бокового холла. Выразительная архитектура здания блестяще вписана в историческую постройку города, активно формирует морской фасад Севастополя.
В годы Великой Отечественной войны здание института было полуразрушено, восстановлено в 1966-1967 годах (архитекторы А.В. Бобков, А.Л. Шеффер). Дворец отдали севастопольским детям: в нем имеются различные кружки, студии, творческие объединения. В левом крыле Дворца детства и юности работает Севастопольский театр танца.