В 1938 году Советом Народных Комиссаров была одобрена инициатива Воткинского городского совета открыть в доме, где родился П.И.Чайковский, музей и восстановить тем самым значимость исторического места.

Первым директором музея (1938-1941 гг.) был назначен 28-летний уроженец города Воткинска, Михаил Харитонович Тутынин - в будущем Заслуженный деятель искусств УАССР и ведущий скульптор Удмуртии.

Началась реставрация музея. М.Х. Тутынин установил связь с первым мемориальным музеем П.И. Чайковского в Клину. В Воткинск был командирован научный сотрудник Н.К. Рукавишников для создания первой экспозиции. Николай Константинович - это человек с интереснейшей судьбой, он был хорошим музыкантом, был лично знаком с П. И. Чайковским и его братом Модестом. Весной 1940 года Рукавишников сообщал в своем письме к племяннику композитора Ю.Л. Давыдову: «У меня музей получился хороший, беднее Клинского по отсутствию рисунков в красках, их очень мало у нас. Но простор комнат дал возможность развернуть экспозицию очень эффектную...».

30 апреля 1940 года, в канун 100-летия со дня рождения П.И. Чайковского, состоялось торжественное открытие музея. В основном экспозиция была плоскостной, включающей в себя около тысячи экспонатов. Среди них были мемориальные вещи, переданные из Клина. Самым ценным стал рояль «Wirth», на котором играл юный Петр Ильич Чайковский.

Жизнь музея была прервана событиями Великой Отечественной войны. Музей был закрыт, фонды были законсервированы, все экспонаты перенесены в левое крыло дома. Всю остальную часть здания занял госпиталь и летное училище. А 2 сентября 1941 года в Воткинск прибыли эвакуированные сотрудники Клинского музея - Ю.Л. Давыдов, Г.Б. Бернадт, Е.Б. Гершовский и другие, спасая наиболее ценные экспонаты. Осенью 1943 года, в канун 50-годовщины со дня смерти композитора, Совнарком Удмуртской АССР принял постановление о возобновлении деятельности музея. Материалы для новой экспозиции начал готовить и коллектив Клинского музея, но смонтировать ее уже не успел, последовал приказ об их возвращении в освобожденное от фашистских захватчиков Подмосковье.

Новый этап жизни музея начался лишь в конце 40-х годов. Деятельность второго директора музея Алексея Кирилловича Гурьева совпала с периодом возрождения музея после трудных военных лет разрухи и бедствия (1950-1959 гг.). Он сумел организовать не только работу музея П.И. Чайковского, но и Детской музыкальной школы имени П.И. Чайковского, располагавшуюся в то время в здании музея.

Дом детства П.И. Чайковского наполнился детскими голосами, и музыка композитора зазвучала в исполнении юных музыкантов. Самые талантливые ученики получали почётное право 7 мая, в день рождения П.И. Чайковского, исполнять музыку композитора на его рояле.

Реставрационные работы 70-х годов, открыли новые горизонты для последующей деятельности музея. Музыкальная школа, располагавшаяся в музее, получила отдельное здание. Внешний вид дома и внутренняя планировка были освобождены от разного рода архитектурных наслоений и максимально приближены к стилю 40-х годов XIX века. Экспозиция была создана Б.Я. Аншаковым, заместителем директора музея по научной работе и художником В.У. Фонаревым, под руководством известного московского архитектора Л.С. Сахаровой и ленинградского искусствоведа В.М. Глинки.

В этот период (1959-1985) музеем руководил А.П.Лошкарев, Заслуженный работник культуры РСФСР, - человек энергичный, стремящийся поставить деятельность музея на уровень современных требований. С 1975 по 1985 годы им были организованы и проведены пять всесоюзных научных конференций. Музей объединил вокруг себя лучших исследователей жизни и творчества П.И. Чайковского.

Рука об руку с Александром Павловичем работал его заместитель Борис Яковлевич Аншаков. В музее он был первым проводником в жизнь таким форм пропаганды классической музыкальной культуры как музыкальные четверги, музыкальные субботы, вечера-встречи с представителями творческой интеллигенции Удмуртии и России. Его экскурсии, лекции о Чайковском, а также по эстетическим и литературным проблемам неизменно вызывали повышенный интерес и благодарные отзывы слушателей.

Проект второй научной реставрации 1986-1990 гг. был подготовлен Волжским филиалом Всесоюзного института «Спецпроектреставрация». Государственному дому музею с прилегающим к нему городским парком предстояло измениться, приняв первоначальный облик усадьбы 19 века. В этот период музею были переданы здания, стоящие рядом с домом Чайковских, - в них некогда располагались казенные квартиры заводского начальства.

Для возрождения усадебного комплекса и сада Чайковских были использованы собранные ранее документы. Под руководством нового директора А. В. Боголюбской были устранены неточности в экстерьере главного дома: восстановлено полукруглое «венецианское» окно в мезонине, пристроены балконы, дом приобрел первоначальный вид «глаголя». В результате почти пятилетней реставрации музей вырос до усадебного комплекса общей площадью 3,5 гектара. В этот же период был воссоздан дворянский парк с беседками, теплицей, фруктовым садом, которые так любили Чайковские. Мемориальные липы соединились в строгие аллеи, на территории усадьбы были разбиты клумбы с традиционными для того времени цветами. В восстановленных рядом с мемориальным домом зданиях комплекса разместились выставочный зал, музыкальный салон, фондохранилище, а также 16 экспозиционных объектов. Перед домом был установлен памятник композитору известного московского скульптора О. Комова.

В 2012 году Президентом Российской Федерации Путиным В.В. был издан указ «О праздновании 175-летия со дня рождения П.И.Чайковского». В 2013 году начались масштабные работы, которые были завершены в юбилейном 2015 году. Был отреставрирован мемориальный дом, где родился композитор, отремонтировано фондохранилище и выставочный зал, благоустроена территория. Появилась просторная гостевая зона, интерактивное пространство для меломанов, игровая площадка для детей, была создана доступная среда для людей с ограниченными возможностям - музей стал отвечать современным требования сервиса и комфорта. Художественный проект экспозиции «Музыка, навеянная детством» был разработан Уральским региональным институтом музейных проектов. Для обновленной экспозиции были приобретены предметы мебели первой половины XIX века, отреставрированы имеющиеся, созданы стилизованные новоделы. 30 марта 2015 года музей открылся для посетителей. Мемориальный дом ожил: в обновленной экспозиции зазвучала музыка, появились голоса домочадцев. Современные технологии успешно соединились с историческим пространством. Сегодня посетитель может увидеть, как дети Чайковских разыгрывали любимые «живые картины», отправиться в виртуальное путешествие по концертным залам мира вместе с П.И. Чайковским. Создатели экспозиции, научный коллектив музея и Уральский региональный институт музейных проектов, сделали еще один шаг навстречу более глубокому пониманию личности и музыки П.И. Чайковского.