Начало музею в усадьбе было положено князем Н.Б. Юсуповым.  

Коллекции живописи, скульптуры, произведения декоративно-прикладного искусства, многотомная библиотека бережно сохранялись его потомками. Завещание последней владелицы усадьбы княгини З.Н. Юсуповой сыграло важную роль в сохранении коллекций. В годы революции бывшие служащие имения по собственной инициативе взяли усадьбу под опеку, добились предоставления охранной грамоты от Военно-Революционного Комитета г. Москвы на дворец и его коллекции. 23 октября 1918 г. вышел декрет «О национализации имений Архангельское, Останкино и Кусково», и 1 мая 1919 г. музей в усадьбе был открыт для посетителей. Первой его заведующей была назначена Вера Авенировна Фревиль (с 1919 по 1927 гг.).
Главной задачей сотрудников «Архангельского» стало сохранение художественных коллекций. К 1929 г. удалось воссоздать облик парадных залов дворца, максимально приблизив их ко времени расцвета усадьбы. Был восстановлен зал Тьеполо и частично реконструирована обстановка Парадной спальни.
Благодаря усилиям директора музея Алексея Александровича Найдышева (с 1927 по 1936 гг.) в Архангельское были возвращены многие уникальные произведения живописи юсупосвкого собрания, вывезенные ещё владельцами в Петербург.
В 1920-е годы на первый план в деятельности музея было выдвинуто изучение творчества крепостных: экспозицию дополнил раздел о живописной мастерской и фарфорово-фаянсовом заводе в Архангельском. Один из флигелей дворца служил «для нужд детской колонии», флигель лавровой оранжереи – для постановки спектаклей, в здании Храма-усыпальницы обосновался клуб арханельской ячейки РКСМ. В 1928 г. все арендаторы были вытеснены из усадьбы домом отдыха Мосздравотдела, а в 1933 г. Архангельское было передано Наркомату военно-морских дел. На месте разобранных оранжерей и жилых флигелей над Москвой-рекой в 1934 г. по проекту архитектора полковника В.П. Апышкова начали стоить корпуса санатория. Не дожидаясь окончания их строительства (1937 г.), решено было как можно скорее принять отдыхающих. Для них в капитально переоборудованных придворцовых флигелях были устроены спальни: в усадьбе открылся дом отдыха РККА.

Архангельское не обошли своим вниманием известные люди советской страны: здесь бывали Л.Д. Троцкий, М.Н. Тухачевский, В.К. Блюхер, К.Е. Ворошилов, а с организацией на территории усадьбы военного санатория в 1934 г. – болгарский коммунист Георгий Димитров, известнейшая в свое время представительница международного революционного движения Клара Цеткин и другие деятели эпохи.   Усадьбу посещали также крупнейшие мастера культуры – П. Корин, В. Мейерхольд, А. Щусев, В. Гиляровский, И. Стравинский, Л. Леонов и многие другие.

В 1934 г. храм Архангела Михаила закрыли, и его помещение стало использоваться как филиал музея. Настоятель храма с 1894 по 1933 годы протоиерей Николай Виноградов, бывший также законоучителем архангельской четырехгодичной земской школы и преподавателем Закона Божьего в Гольеве, был арестован и позднее, 27 июня 1938 г., расстрелян на Бутовском полигоне. В январе 1989 г. он был реабилитирован и в числе 1154 новомучеников и исповедников Российских ХХ века причислен Русской Православной Церковью к лику святых. До 1964 г. здание использовалось для нужд санатория. Исследовательские и реставрационные работы 1964-65 гг. в основном вернули храму Архангела Михаила первоначальный облик, сохранив без изменения только южный придел как достройку более позднего времени. Вход в него также восстановили на период конца XVII в. В 1994 г. в храме возобновились службы. Ныне он находится в совместном пользовании музея и православной общины поселка Архангельское.
Проведенные в 1939 г. к западу от храма Архангела Михаила раскопки выявили на этой территории поселение, относящееся к Дьяковской культуре.

Несмотря на все перипетии истории музея, в Архангельском сохранились главные архтектурные сооружения, большая часть интерьеров дворца, основная часть парка. Более 60 лет (с 1934 по 1996 годы) музей функционировал под началом военного ведомства, получая методическую помощь от отдела музеев Наркомата просвещения, а позднее Министерства культуры РСФСР. Во время Великой Отечественной войны директор музея (с 1936 по 1954 гг.) Иван Михайлович Починовский  приложил значительные усилия для эвакуации коллекций на Урал. Зимой 1943 г. они вернулись в усадьбу из Верхнего Невьянска. Сотрудники музея откапывали и устанавливали на свои места парковую скульптуру, к концу 1945 г. частично восстановили экспозицию первого этажа дворца, и первые посетители смогли войти в его залы.

Десять послевоенных лет – время больших реставрационных работ в Архангельском. С каждым годом росла посещаемость музея: в 1960 году в усадьбе побывало боле 130 тысяч человек. В это время коллектив возглавлял Виктор Владимирович Познанский (с 1954 по 1966 гг.). В конце 1960-х гг. состоялось открытие экспозиций и выставок в Колоннаде и храме Ахангела Михаила, завершилась реставрация театра, 150-летие которого в 1968 г. было отмечено концертным исполнением оперы Е. Фомина «Орфей».
Под руководством директора музея Валерия Леонидовича Рапопорта (с 1967 по 1983 гг.) сложился творческий коллектив научных сотрудников, систематизировались и изучались коллекции, создавались выставки, проводились научные конференции. К началу 1970-х гг. поток экскурсантов превысил 400 тысяч человек в год. В 1980 г. музей «Архангельское» был включен в культурную программу летних Олимпийских игр в Москве: в Овальном зале дворца состоялись концерты Святослава Рихтера и Андрея Гаврилова, ставшие знаменательным событием в истории усадьбы.
С 1981 г. по проекту профессора В.А. Агальцовой в Архангельском начались работы по восстановлению  исторического облика парка. Это был первый опыт в нашей стране по восстановлению исторических объектов садово-паркового искусства.

В ноябре 1985 г. музей-усадьба Архангельское был закрыт на реставрацию, завершение которой планировалось в 1995 г. В то время во главе коллектива стояла Светлана Ивановна Фильцева (с 1986 по 1996 гг.). Но из-за отсутствия должного финансирования реставрационные работы не завершены до сих пор. В январе 1997 г. музей был передан из подчинения Министерства обороны в ведение Министерства культуры и приобрел статус памятника федерального значения. Коллектив во главе с Владимиром Владимировичем Длугачем (с 1997 по 2013 гг.) разработал новую Концепцию развития музея-усадьбы. В число особо ценных объектов, находящихся под охраной Всемирного фонда памятников, вошел Театр Гонзага. Для посетителей вновь открылся парк. Удалось возобновить и реставрационные работы во дворце, театре, храме-усыпальнице, Конторском флигеле, который на время реставрации стал местом размещения экспозиции музея. В здании Храма-усыпальницы экспонируются полотна знаменитых Дж.Б. Тьеполо и Ю. Робера, звучит классическая музыка. С мая по сентябрь Парадный двор Большого дома превращается в концертный зал.

В ходе реставрации в 2003 г. при расчистке фундамента восточного фасада Большого дома произошло уникальное событие - была найдена медная закладная доска, украшенная гербом рода Голицыных, которая на русском и латинском языках указывает точную дату начала строительства дворца:

  «Въ 1784 году заложен фундамент Двора Ея императорскаго величества действительнаго камергера князя Николая Алексеевича Голицына от рождения его в 33-е лето, господина нижеписанных вотчин:
                   Архангельскаго
                    Познянова
                    Никольскаго
                     Воронков
                     Богородицкаго…
                      и протчих сел и 
                          деревень…»
»

В 2009 г.исполнилось 225 лет со дня закладки дворца. Были и другие знаменательные даты: в 2008 г. – 190-летие создания театра в усадьбе и организации фарфорового завода, в 2010 г. – 200-летие со дня приобретения имения князем Н.Б. Юсуповым. Музей неуклонно движется к своему 100-летию, которое будет отмечаться в 2019 году. Хочется надеяться, что музей сможет в ближайшее время закончить реставрацию Большого дома, чтобы принять гостей так, как устраивал это почти 200 лет назад сам князь.