เมื่อ พ.ศ. 2545 จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยได้เริ่มทำหารปรับปรุงพระราชฐานขึ้นใหม่ เพื่อจัดแสดงเป็นพิพิธภัณฑ์ โบราณสถาน และสถานที่ท่องเที่ยวทางประวัติศาสตร์ โดยสมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี ได้เสด็จพระราชดำเนินเป็นองค์ประธานในพิธีเปิดเป็นพิพิธภัณฑ์พระจุฑาธุชราชฐานอย่างเป็นทางการ เมื่อวันที่ 12 มกราคม พ.ศ. 2547 โดยในส่วนที่ได้ปรับปรุงและจัดแสดงเป็นพิพิธภัณฑ์ และโบราณสถาน ได้แก่

• พระเจดีย์อุโบสถ วัดอัษฎางคนิมิตร พระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้สร้างขึ้นเมื่อ พ.ศ. 2435 ปัจจุบันได้รับการบูรณปฏิสังขรณ์และเปิดให้เข้าชม
• เรือนไม้ริมทะเล สร้างขึ้นในรัชกาลที่ 5 ปัจจุบัน ได้รับการบูรณะ และใช้เป็นสถานที่จัดแสดงนิทรรศการที่น่าสนใจในเกาะสีชัง
• เรือนวัฒนา สร้างขึ้นในรัชกาลที่ 5 โดยพระราชทานนามตามพระนามสมเด็จพระนางเจ้าสว่างวัฒนา พระบรมราชเทวี ปัจจุบัน ใช้เป็นสถานที่จัดแสดงนิทรรศการเหตุการณ์สำคัญในเกาะสีชัง สมัยรัชกาลที่ 5
• เรือนผ่องศรี สร้างขึ้นในรัชกาลที่ 5 โดยพระราชทานนามตามพระนามของพระนางเจ้าเสาวภาผ่องศรี พระวรราชเทวี ปัจจุบัน ใช้เป็นสถานที่จัดแสดงนิทรรศการพระราชประวัติ และประวัติบุคคลผู้มีบทบาทกับเกาะสีชังในอดีต
• เรือนอภิรมย์ สร้างขึ้นในรัชกาลที่ 5 โดยพระราชทานนามตามพระนามของพระอัครชายาเธอ พระองค์เจ้าสายสวลีภิรมย์ ปัจจุบัน ใช้เป็นสถานที่จัดแสดงนิทรรศการสิ่งปลูกสร้าง ในสมัยรัชกาลที่ 5