Una de las piezas más considerables del Museo de la No Intervención es su propia estructura: el Fuerte de Loreto, fiel narradora de su historia. El inmueble se comenzó a construir a mediados del siglo XVII como capilla dedicada a la Virgen de Loreto (advocación italiana de protección familiar), con apoyo de seglares y del clero secular. Como lo narra Celia Salazar Exaire, la capilla surge por la solicitud de un devoto de la Virgen de Loreto, llamado José de la Cruz Sarmiento, quien quería dar gracias a la Virgen por salvar su vida después de que le cayera un rayo, en el año 1655. La capilla fue construida en la cima del cerro de San Cristóbal, siguiendo una serie de lineamientos en lo que toca a su estructura. Durante el siglo XVII, todos los templos dedicados a la Virgen de Loreto debería de presentar las mismas medidas de la Casa Santa de Loreto, en Italia. Además de la capilla se construyó una casa para el capellán y un aljibe para regar la huerta. Este diseño se conservó hasta el siglo XVIII cuando se reconstruyó la capilla para darle un aspecto más suntuoso.
El culto religioso duró allí hasta la segunda década del siglo XIX, aunque desde finales del XVIII se empieza a ocupar el sitio (no la capilla) también como cuartel. En 1813, en plena Guerra de Independencia, la autoridad virreinal poblana propone trasladar allí el polvorín —el depósito de explosivos— de la ciudad, y en 1815 comienza la construcción del fuerte propiamente dicho, que terminó en 1817. El diseño del Fuerte corresponde a un cuadrado regular en cuyas aristas se construyeron bastiones o baluartes (puestos esquineros para abrir fuego más ampliamente), cada uno con su nombre: San José, El Carmen, Santa Bárbara y Guadalupe. La construcción de la fortaleza fue comisionada al comandante de artillería Manuel Varela Ulloa, Como lo describe Salazar, desde 1832 el Fuerte de Loreto comenzó a ser objeto de actividad militar constante, su localización elevada favorecía la observación de los posibles movimientos militares enemigos.
El museo muestra cómo, a partir de entonces, el fuerte se utilizó en diversos hechos de armas a lo largo del convulso siglo XIX mexicano, tanto en luchas entre facciones políticas —federalistas contra centralistas, liberales contra conservadores—, como para enfrentar graves ataques extranjeros, el caso de la invasión estadounidense en la Guerra del 47 (en realidad de 1846-1848) y de la Intervención Francesa de 1862-1867. El Fuerte de Loreto fue muy importante para las armas mexicanas en la Batalla del 5 de Mayo de 1862, y llegó incluso a servir durante la Revolución Mexicana, en los inicios del siglo XX.
La narración del museo incluye que, en tiempos de paz, se utilizó el fuerte también como cárcel militar y observatorio astronómico, e incluso quedó abandonado por años. A principios de la década de 1930, los hermanos Ángel y Carlos Paz y Puente solicitaron a las autoridades militares que les cedieran el fuerte en comodato para poder utilizarlo como museo de guerra.
Se inauguró el 5 de mayo de 1936, bajo el nombre de “Museo de Historia Guerrera”, con el objetivo de mostrar piezas de la colección de sus fundadores referentes a la Independencia, la Reforma y la Revolución. Posteriormente, ya bajo la administración del Instituto Nacional de Antropología e Historia, pasó a llamarse Museo de la No Intervención, a partir del 5 de mayo de 1962, centenario de la batalla.
Su acervo está expuesto en siete salas (seis de la exposición permanente y una de exposiciones temporales), cuya amplísima temática va desde la historia del edificio (a partir de 1650) hasta el periodo conocido como la República Restaurada (en 1867). El visitante contempla, además de las explicaciones, pinturas al óleo y al acrílico de diferente formato, uniformes, armamento, documentos, banderas y otros objetos militares, sociales y cotidianos de las épocas que abarca el recinto, cuya museografía se rediseñó en el 2012.
Además de estos espacios, el fuerte presenta varios cañones de los siglos XVIII, XIX y XX en la explanada, así como en los cuatro bastiones que conforman, algunos de los cuales muy probablemente dispararon durante la Batalla del 5 de Mayo de 1862.
