naugurada em 27 de fevereiro de 1961, a antiga sede do Museu Villa-Lobos ocupava parte do 9º andar do Palácio Gustavo Capanema (também conhecido como Palácio da Cultura), no Centro do Rio. A partir de 1986, o Museu passou a funcionar no bairro de Botafogo, em um casarão do século XIX, tombado, em 1982, pela Secretaria do Patrimônio Histórico e Artístico Nacional - SPHAN (atual IPHAN).
Seu atual ambiente de exposição conta com três salas, todas de múltiplo uso, que abrigam a exposição permanente e exposições temporárias, exibições de vídeos, concertos didáticos e pequenos recitais. A estrutura técnica conta ainda com três reservas técnicas e uma biblioteca aberta ao público.
Fazem parte do prédio jardins e uma concha acústica que permitem eventos ao ar livre.
