Усадьбу построили в конце XVIII века. Авторство проекта при постройке дома приписывается архитектурной школе Казакова. Но также возможно, что авторами проекта являлись знаменитые архитекторы Николай Львов и Иван Старов.

Здесь бывали Александр Грибоедов, Денис Давыдов, Евгений Баратынский, Вильгельм Кюхельбекер и Адам Мицкевич. Усадьба долгое время была одним из литературных центров Москвы.

Почти 12 лет, с 1804 по 1815 год, прожил в Остафьеве историограф Николай Карамзин. Он был женат на дочери владельца поместья князя Андрея Вяземского, здесь он написал восемь томов «Истории государства Российского».

Современный облик усадьба начала приобретать в 1792 году, когда Остафьево купил князь Андрей Вяземский. К 1807-му здесь возвели дворец и оформили парковый ансамбль. К тому времени усадьбу унаследовал сын Андрея Вяземского Петр, прославившийся как поэт. В 1865 году она перешла к его внуку Павлу, а позднее — к правнуку Петру. В конце XIX века владельцем усадьбы стал граф Сергей Шереметев. В 1899 году он основал в усадьбе музей, посвященный ее историко-литературному наследию. Музей графа Шереметева — один из первых общедоступных музеев в России, связанных с именем Александра Пушкина.

После революции усадьбу национализировали и открыли во дворце Музей дворянского быта. Он регулярно принимал большое количество посетителей вплоть до 1930-го. Тогда в здании решили основать пионерский лагерь. Экспозицию ликвидировали, а коллекции распределили более чем по 20 различным учреждениям. Но пионерский лагерь просуществовал всего одно лето, а затем здесь основали правительственный дом отдыха.

С начала Великой Отечественной войны в усадьбе расположился госпиталь, а в 1947 году на его месте открыли элитный дом отдыха Совета Министров СССР. В 1988-м его закрыли, а усадьбе вернули музейный статус. За это время интерьеры были утрачены, планировка изменена, а фасады сильно искажены и упрощены.

Сначала музей в Остафьеве служил филиалом Государственного музея А. С. Пушкина, а в 1994-м он получил федеральный статус.

В 2017 году проект восстановления усадьбы стал лауреатом конкурса «Московская реставрация». Специалисты в течение 16 лет кропотливо воссоздавали фасады дворца и интерьеры главного дома по архивным документам, старым фотографиям и дошедшей до наших дней акварели, датируемой 1817 годом.

Основываясь на натурных исследованиях и исторических графических материалах, реставраторы воссоздали бельведер, а также вернули архитектурный облик фасадам, восстановили планировки и архитектурное убранство интерьеров.

В 2016 году здесь закончилась масштабная реставрация главного дома усадьбы. Овальный зал дошел до нас в большей сохранности, чем все остальные помещения. В нем были восстановлены шесть дверей, ведущих в парк, в 1930-е годы они были переделаны в окна. По историческим фотографиям воссоздали лепной потолочный карниз, измененный в тот же период. Отреставрированы базы и капители полуколонн, а также искусственный мрамор стен и полуколонн.

Команда Журина начала работы с проекта воссоздания бельведера. Затем было полностью воссоздано декоративное убранство фасадов, лепной декор. Ориентировались на изначальный проект.

Следующий большой этап работ — интерьеры здания. Здесь ситуация была не менее сложной, чем с фасадами. Кроме главного парадного помещения — Овального зала, все архитектурное убранство начала XIX века было утрачено.

В ходе реставрации преобразилась и территория вокруг дворца. Парк восстановили в 2017 году. В усадьбе воссоздали регулярный и пейзажный парки, Марсово поле, высадили хвойную рощу и липовую рощу кенконс. Также здесь отреставрировали пять памятников, вернули беседку «Храм Аполлона» и деревянный горбатый мостик. На Большом Остафьевском пруду оборудовали лодочную станцию. Луга и поляны в усадьбе озеленили. Летом под кроной двух вековых карамзинских дубов расцветает чабрец.

Позже восстановили историческую березовую, или Карамзинскую, рощу. Она находится в лесопарковой зоне усадьбы и является объектом культурного наследия регионального значения.

В первой трети XIX века березовая роща насчитывала примерно тысячу деревьев, со временем количество насаждений постепенно сокращалось: некоторые березы засыхали, другие погибали во время ненастий. Наибольший урон роще нанес ледяной дождь в декабре 2011 года. Под тяжестью льда стволы деревьев согнулись или сломались. В результате количество берез сократилось более чем в два раза.

Площадь рощи — 4,3 гектара. Помимо берез, там можно встретить и отдельные деревья других пород. Перед тем как приступить к воссозданию Карамзинской рощи, были проведены научно-исследовательские работы. Специалисты работали в архивах, изучали картографические материалы и другие исторические документы первой трети XIX века, чтобы после окончания реставрации роща выглядела так же, как и 200 лет назад.

Посетители могут прогуляться по парку, прокатиться на лодке по Большому Остафьевскому пруду, побывать в беседке «Храм Аполлона», пересечь горбатый мостик и рассмотреть здание бывшей суконной фабрики. На территории можно увидеть памятники Николаю Карамзину, Петру и Павлу Вяземским, Александру Пушкину, Василию Жуковскому.

Главным украшением остается белый усадебный дом. Его внутреннее убранство можно изучить как самостоятельно, так и в составе экскурсионной группы.

В парадных залах первого этажа воссоздана историко-бытовая среда усадьбы первой трети XIX века, где можно увидеть мебель, принадлежавшую князьям Вяземским, книжные издания, предметы живописи, графики и декоративно-прикладного искусства из фондового собрания музея и Московского музея-усадьбы «Останкино», который бережно хранил остафьевские экспонаты на протяжении XX века.

Великий поэт читал Петру Вяземскому эти строки в Овальном зале остафьевского дома. Почти все это теперь можно увидеть в парадных залах первого этажа остафьевского дворца.

Овальный зал — это образец парадного зала в русской усадебной архитектуре начала XIX века, где устраивались балы. Парадная опочивальня похожа на дворцовые XVIII века. По красоте она сопоставима и с другими парадными залами.

В музее-усадьбе «Остафьево» представлены мемориальные вещи семьи Вяземских и Шереметевых, а также подлинные предметы быта XVIII—XIX веков. Работают четыре постоянные экспозиции и несколько временных выставок.

В начале главной экспозиции расположился один из самых первых экспонатов музея — бюст амазонки. Эту парковую скульптуру нашли в земле при благоустройстве усадьбы. Специалисты предполагают, что бюст спрятали намеренно, когда экспонаты вывозили из музея. Именно это позволило скульптуре сохраниться до наших дней.

Несмотря на солидный возраст, деревянные ангелы не самые старинные экспонаты музея. В кабинете-библиотеке стоят почти неприметные фрагменты античной скульптуры — мраморные головы Юпитера, Диониса и Геракла, а также бюст Афродиты. Это часть коллекции древних артефактов Андрея Вяземского. Их датируют I—II веками нашей эры. Второй этаж здания отведен под масштабную экспозицию, посвященную Николаю Карамзину. Для гостей открыт кабинет автора, где он создавал свой монументальный исторический труд.

В отдельном здании расположился единственный в России кабинет медали. Там хранится около 20 тысяч памятных медалей с изображением российских правителей, военнослужащих, историков, писателей и поэтов. Самым древним уже 300 лет. Среди экспонатов — медные медали с портретом Петра I, Екатерины II, Николая Карамзина, Александра Пушкина, Василия Жуковского.