در زمان وی ایده ایجاد موزه طرح شده و رومانفسکی عتیقه شناس خبره و معروف روس برای این امر اعلام آمادگی کرد. سرانجام در زمان تولیت فتح الله پاکروان (1314 تا 1320ه.ش) اقدام عملی انجام شد و نقشه موزه توسط آندره گدار فرانسوی تهیه گردید . در تاریخ 1315ه.ش غرب صحن نو (آزادی) و جنوب شرق صحن کهنه (انقلاب) به هم متصل و خزانه جدید ایجاد شد.
در چهارده آذر 1316 ه.ش طی مراسمی سنگ بنای موزه آستان قدس رضوی در زمینی به وسعت 5700 متر مربع در پشت دیوار جنوبی مدرسه علینقی میرزا و صحن نو و شرق مسجد گوهرشاد برای ساخت بنای موزه پی ریزی شد.این بنا در مجاورت مقبره شیخ بهائی و در سه طبقه ( دو طبقه فوقانی و یک زیر زمین ) به زیربنای 1034 متر مربع از آجر و بتن مسلح ساخته شد . از سال 1318 ه.ش مهدی بهرامی مدیر وقت موزه ملی ایران باستان در سه مرحله برای انتخاب اشیاء و آماده سازی جهت نمایش به مشهد آمد و در 22 آذر 1324 ه.ش اولین موزه آستان قدس رضوی افتتاح شد که متشکل از خزانه در طبقه زیرین و دو طبقه فضای نمایشی بود که بعدها در طبقه اول کتابخانه نیز افتتاح گردید.
موزه هدایای رهبری
ساختمان موزه تا حدود سال 1350 شمسي در همين مكان قرار داشت اما از اين سال به بعد به علت تغيير فضاهاي وابسته به حرم مطهر و تخريب اين ساختمان اشياء به محل جديد واقع در ضلع جنوب شرقي صحن موزه منتقل شد تا ساختمان موزه مركزي ساخته و آماده بهرهبرداري گردد.
بعلت نیاز به فضا مکان مکان فعلی موزه انتخاب و توسط متخصصین انگلیسی و فرانسوی اقدام به ساخت بنای فعلی گردید که در سال 1356 ه.ش افتتاح گردید و در طول سالها دستخوش تغییرات فراوانی شد از جمله ایجاد اولین گالری موزه تخصصی قران در سال 1364 ، افتتاح گنجینه تمبر و اسکناس در سال 1369 ، افتتاح گنجینه هدایای رهبری در سال 1373 و گنجینه فرش در سال 1377 و الحاق دو طبقه فوقانی موزه مرکزی در سال 1378، افتتاح ساختمان جدید موزه تخصصی فرش در مجاورت موزه مرکزی در سال 1390
گالری نقاشی
موزه تخصصی فرش
موزه مردم شناسی حمام مهدی قلی بیگ