Museet har til huse i herregården Gammel Estrups hovedbygning, hvor det har ligget siden 1930. I 1969 flyttede Det Grønne Museum ind i herregårdens avlsbygninger fra Lyngby. De to museer ligger side om side og samarbejder om blandt andet billetsalg, men er to uafhængige institutioner. Gammel Estrup, Danmarks Herregårdsmuseum er en selvejende institution og Det Grønne Museum er et statsejet museum.