Prace rozpoczęły się w kwietniu 2004 i w ciągu następnych czterech miesięcy prowadzone były na trzy zmiany, 24 godziny na dobę. Dzięki wysiłkowi i poświęceniu ludzi zaangażowanych w realizację projektu 31 lipca 2004 – dzień przed 60. rocznicą wybuchu powstania warszawskiego – prezydent Warszawy Lech Kaczyński otworzył Muzeum Powstania Warszawskiego.
W styczniu 2005 główna sala wykładowa muzeum otrzymała nazwę Audytorium Jana Nowaka-Jeziorańskiego.
8 kwietnia 2011 na fasadzie siedziby muzeum odsłonięto tablicę pamiątkową poświęconą Lechowi Kaczyńskiemu, wykonaną z czarnego, satynowanego granitu, z odlaną z brązu podobizną zmarłego prezydenta. Autorem projektu tablicy był Andrzej Renes.
W 2018 przy Al. Ujazdowskich 11 otwarto nowy oddział muzeum – Cele Bezpieki.
Od 2025 placówka jest współprowadzona przez Urząd Miasta Stołecznego Warszawy oraz Ministerstwo Kultury i Dziedzictwa Narodowego.
Historia budynku Elektrowni Tramwajowej
Decyzją prezydenta Warszawy Lecha Kaczyńskiego przekazano na siedzibę Muzeum Powstania Warszawskiego budynki dawnej Elektrowni Tramwajowej przy ul. Przyokopowej 28. Kompleks należy do najciekawszych i najlepiej zachowanych zespołów architektury przemysłowej na terenie Warszawy.