Малиновский скромно умалчивал, что, будучи почетным членом Оружейной и Мастерской палаты, он сам в 1808 году и разработал программу «наружных Барилиефов, Статуй и Бюстов к воздвигаемому в Кремле зданию Мастерской — Оружейной палаты». Для изображения Малиновский отбирал важнейшие события русской истории, яркие фигуры государственных деятелей и военачальников. В числе персонажей, удостоенных чести быть запечатленными на фасаде Оружейной палаты, — легендарный Боян из «Слова о полку Игореве», эпические князья Кий и Олег, богатырь Добрыня Никитич, черниговский воевода Претич, герой Куликовской битвы Пересвет, полководец Ивана III князь Холмский, Ермак, Минин, Пожарский, Богдан Хмельницкий, бояре XVII столетия Ордин-Нащокин, Василий Голицын, Артамон Матвеев, государственные деятели эпохи Екатерины II. Барельефы изображали исторические события от приема иноземных послов князем Владимиром Крестителем в X веке до побед русских войск в XVIII столетии. Здесь были и подношение Владимиру Мономаху даров, и покорение татар, и победы над турками при Чесме и Кагуле, над шведами при Красной горке и Ревеле. Завершить монументальный учебник отечественной истории Малиновский хотел присоединением к России Грузинского царства в 1801 году.

В интерьере Оружейной палаты посетителей встречали сочетание прямоугольных и овальных помещений, торжественные анфилады, богато украшенные лепниной и росписью. На старых картинах изображены просторные двусветные залы Оружейной палаты, с пилястрами на продольных и торцовых стенах, украшенных медальонами с портретами исторических деятелей, знаменами над входами в залы, конными фигурами ратников, демонстрирующих старинные доспехи, у окон. В залах Еготов использовал барочные падуги для плавного сопряжения стен с потолком, хотя сам писал князю А. Б. Куракину еще в 1799 году, что падуги вышли из моды. Сохранились проектные чертежи Еготова. На плане нижнего этажа по сторонам входного вестибюля показаны два огромных овальных зала и два квадратных зала в торцах здания, с полукруглыми выступами-экседрами. На чертеже перспективы интерьера — пышная анфилада, с военными атрибутами, фонтанами, золоченой лепниной и барельефами, двухколонными портиками с готическими арочками по сторонам дверных проемов. В цокольном этаже здания размещались обширные хранилища и подсобные помещения.

Свежеотделанное здание Оружейной палаты было закончено как раз к нашествию Наполеона. Древние раритеты уже были упакованы в ящики для перевозки в новое здание, что их и спасло, поскольку позволило быстро вывезти из Москвы. Ехали сокровища в старинных каретах из дворцовых колымажных сараев — потому и кареты уцелели и вошли потом в экспозицию Оружейной палаты. При вступлении французов в город несколько москвичей, обстрелявших неприятельский авангард у Троицких ворот Кремля, были разоружены и посажены под арест в Оружейную палату. Разрушена она в 1812 году не была.

А после возвращения кремлевских сокровищ из эвакуации в 1813 году началось создание музея. В 1814 году Оружейная палата (другое название тех лет — Дворцовый Императорский музей) наконец разместилась в новом здании.

Главноначальствующим Мастерской и Оружейной палатой был сенатор, князь Николай Борисович Юсупов, адресат стихотворения Пушкина «К вельможе». Он и создавал первую экспозицию, был автором плана размещения сокровищ в палате. Стены украшали композиции из холодного и огнестрельного оружия. Арочные переходы из зала в зал обрамляли старинные знамена. Скульптору И. П. Витали были заказаны фигуры воинов для показа старинных доспехов.

В 1827 году Юсупов распорядился открывать палату для посетителей дважды в неделю, иногда сам давал им пояснения (официальный статус публичного музея палата приобрела лишь в 1858 году). В 1829 году он принимал в палате иранского принца Хосрев Мирзу, который приехал для принесения извинений за гибель Грибоедова в Тегеране.

В музее велись «Журналы присутствия в Оружейной палате», в которые заносились и имена посетителей. Среди «любопытствующих персон» значатся в 1820–1831 годах имена из ближнего круга знакомых Пушкина: Н. Н. Раевского, князя и княгини Вяземских, Н. М. Карамзина и его супруги, И. И. Дмитриева. Очень вероятно, что и сам Пушкин здесь бывал.

Хранились в Оружейной палате не только оружие и седла, но и драгоценности, короны русских государей, кресты, панагии, подсвечники, принадлежавшие Григорию Строганову, сосуды, часы, сапфировая чернильница с алмазами — дар шаха персидского Аббаса, подлинное Уложение Алексея Михайловича, знамена, в том числе знамя, развевавшееся при взятии Казани.

Палата постоянно пополнялась археологическими находками, а также дарами из царских и великокняжеских дворцов, от вельмож — например, в 1810 году канцлер И. А. Остерман передал в Оружейную палату золотые медали, полученные им в подарок от шведского короля в 1792 году.

В 1809–1810 годах Оружейная палата получила множество предметов из петербургских дворцов: подарки Екатерине II по случаю окончания русско-турецких войн — седла и сабли, украшенные драгоценными камнями, бриллиантовый пернач — головное украшение коня. Поступили сюда и огромный серебряный сервиз работы французских чеканщиков XVIII века, принадлежавший графу Григорию Орлову, и золотая табакерка с портретом императрицы Елизаветы Петровны, украшенная бриллиантами. После подавления польского восстания 1830-х годов генерал Паскевич прислал императору Николаю польскую конституционную хартию, и император приказал хранить ее в Оружейной палате как исторический курьез. Здесь же находилась модель Кремлевского дворца Баженова.

В Оружейной палате работали археограф А. Ф. Малиновский, Алексей Михайлович Пушкин, родственник поэта, М. М. Сонцов, Д. И. Киселев (главноприсутствующий палаты). В 1837 году канцелярским служителем Оружейной палаты стал будущий знаменитый историк Иван Забелин — и за 11 лет не продвинулся в должности, в 1848 году, будучи уже известным своими историческими трудами, он по-прежнему числился служителем 2-го разряда и получал 119 рублей в год.

В 1842 году директором Оружейной палаты назначен писатель Михаил Николаевич Загоскин, исторический романист; позднее директором палаты стал другой известный писатель XIX столетия А. Ф. Вельтман.