После революции 1917 музей пополнился новыми ценностями из дворцового собрания, а также патриаршей, соборных и монастырских ризниц. В его состав вошли Успенский, Архангельский и Благовещенский соборы, Патриаршие палаты, некоторые храмы и дворцы Кремля. Почти сразу началась реставрация многих из них. Был создан Объединенный музей декоративного искусства, в который помимо Оружейной палаты, музеев-соборов, Большого Кремлевского дворца и Дома боярина XVII века недолго входили Музей мебели, Музей фарфора и Музей игрушек.

Вместе с тем в 1920-1930-е территория Кремля стала закрытой, начались в большинстве своем необоснованные изъятия экспонатов Оружейной палаты для их дальнейшей продажи на аукционах, а некоторые сотрудники музея подверглись репрессиям. С началом Великой Отечественной войны большинство экспонатов музеев Московского Кремля были упакованы в ящики и отправлены в город Свердловск, где пребывали до февраля 1945.

С 1955 территория Кремля стала вновь доступна для посетителей. В 1961 создана первая музейная экспозиция в Патриарших палатах, а в 1965 — в церкви Ризположения. В 1970 в древнем подклете Благовещенского собора была развернута постоянная выставка «Археология Московского Кремля». К 1986 создана новая, существующая и поныне, экспозиция Оружейной палаты, а в 1990 архитектурный ансамбль Московского Кремля включен в Список всемирного культурного и природного наследия ЮНЕСКО. И наконец в 1991 указом президента образован Государственный историко-культурный музей-заповедник «Московский Кремль», который получил статус особо ценного объекта национального наследия России.

В последние годы музеи Московского Кремля продолжают динамично развиваться. Большим событием было открытие в 2009 в колокольне «Иван Великий» музея, посвященного истории архитектурного ансамбля Московского Кремля. Экспозиция располагается на трех ярусах колокольни. На основе мультимедийных технологий воссоздан облик древнего Кремля и его утраченных построек. Здесь демонстрируются также подлинные архитектурные детали некоторых из них. У посетителей есть возможность выйти на смотровую площадку, чтобы с высоты птичьего полета увидеть существующие на территории Кремля шедевры древнерусского зодчества и памятники трех последних столетий.

Первая постройка в Кремле, предназначенная для хранения драгоценных предметов из царской казны, была возведена в 1756–1764. Архитектор Д. В. Ухтомский у восточного фасада Благовещенского собора, на месте разобранной Казенной палаты, воздвиг здание галереи Оружейной палаты. Вскоре оно было разобрано в связи со строительством грандиозного Кремлевского дворца, спроектированного В. И. Баженовым.

После указа императора Александра I о создании музея, в 1806–1810, для размещения экспонатов по проекту и под руководством архитектора И. В. Еготова у Троицких ворот Кремля было возведено специальное здание. Его отделка продолжалась до 1812. Оно прослужило около сорока лет, но в конце концов оказалось непригодным для хранения уникальных экспонатов. При императоре Николае I его обратили в казарму и перестроили по проекту архитектора К. А. Тона, а в конце 1950-х снесли.