1920. gada sākumā Rīgas Latviešu biedrības Latviešu muzeja kolekcijas tika nodotas valsts lietošanā, lai Izglītības ministrijas pakļautībā izveidotu Latvijas Etnogrāfisko muzeju (no 1924. gada – Valsts Vēsturiskais muzejs). 1920. gada 6. februārī muzeja direktors Matīss Siliņš sāka saimniekot četrās telpās Rīgas pils augšstāvā. Tobrīd neizmantotajās un plašajās Rīgas pils telpās Latvijas valdība izvietoja gan pārvaldes, gan kultūras institūcijas. Par Valsts Vēsturiskā muzeja kaimiņiem pilī starpkaru laikā kļuva Valsts Mākslas muzejs, arī Pieminekļu valde un Valsts arhīvs.
Divdesmit valsts neatkarības gados līdz padomju okupācijai 1940. gadā salīdzinoši nelielā etnogrāfisko un arheoloģisko priekšmetu kolekcija izauga par visaptverošu un atpazīstamu nacionālo vēstures muzeju. No 1920. līdz 1940. gadam muzeja kolekcijas apjoms desmitkāršojās, pilī tika izveidotas muzeja ekspozīcijas, sākta pētījumu un ceļvežu sērijas izdošana, īstenoti starptautiski projekti. Muzeja lomu valsts kultūrpolitikā 30. gadu beigās raksturoja arī Valsts Vēsturiskā muzeja filiāļu izveide Jelgavā, Daugavpilī, Cēsīs un Rundālē. Tobrīd Rīgas pilī muzejs apsaimniekoja jau aptuveni 40 telpas, kurās izvietoja gan ekspozīciju, gan krātuves un darba telpas, gan arī restaurācijas darbnīcu.
Otrā pasaules kara noslēgumā 1944.–1945. gadā plašie Rīgas pils pagrabi un lifta šahta tika izmantoti vērtīgākās muzeja krājuma daļas slēpšanai. Atkārtotās padomju okupācijas apstākļos muzejs turpināja darbību Rīgas pilī kā Centrālais Valsts vēstures muzejs (vēlāk – Latvijas PSR Vēstures muzejs; Latvijas Vēstures muzejs; no 2005. gada – Latvijas Nacionālais vēstures muzejs).
Nemitīgi aktuāls Latvijas Nacionālā vēstures muzeja attīstības jautājums ir bijusi nepietiekamā telpu platība un Rīgas pils pielāgošana muzeja darbībai. Jau 1920.-30. gados notika vairākkārtējas telpu pārdales starp pilī izvietotajām kultūras institūcijām un arī Valsts prezidenta rezidenci, tomēr problēma īpaši saasinājās kopš 50. gadiem. Tobrīd bez Vakareiropas (Ārzemju) mākslas muzeja Rīgas pilī izvietoja arī Raiņa Valsts literatūras muzeju, bet reprezentatīvākās pils telpas bija nodotas Pionieru pils funkcijām. Mainoties krājuma saglabāšanas prasībām, augot darbinieku skaitam un cenšoties paplašināt muzeju ekspozīcijas, telpu nepietiekamība kļuva par aizvien nopietnāku problēmu. Laika gaitā pils vēsturiskās telpas tika sadalītas ar starpsienām mazākos darba kabinetos, krātuvju vajadzībām vietām iebūvēja improvizētus telpu otros līmeņus un faktiski līdz pat 21. gs. sākumam muzejiem nodotā pils daļa bija aizņemta un izmantota līdz pēdējam kvadrātmetram, tikai retās vietās ļaujot nojaust par atrašanos vēsturiski nozīmīgā, unikālā arhitektūras piemineklī.
Jautājums par muzeju nākotni Rīgas pilī publiski tika aktualizēts Atmodas laikā, bet tikai pēc valsts neatkarības atjaunošanas problēma guvusi praktiskus risinājumus. Pēdējos aptuveni divdesmit gadus tiek īstenota ideja, ka Rīgas pils ir Valsts prezidenta rezidence, kurā turpina darboties tikai viens – Latvijas Nacionālais vēstures muzejs.
1993. gada 7. jūnijā Ministru Padome pieņēma lēmumu, ka Rīgas pils ar teritoriju veidojama kā vienots, nedalāms kultūrvēsturisks ansamblis ar tajā izvietotu Valsts prezidenta rezidenci un diviem valsts muzejiem. 1994. gadā Rīgas pilī beidza darboties Skolēnu pils (kādreizējā Pionieru pils) un jau nākamajā gadā priekšpils daļa no jauna kļuva par Valsts prezidenta rezidenci.
1995.–1996. gadā notika konkurss par Rīgas pils kompleksa reģenerāciju un apkārtnes labiekārtošanu. Iesniegtajos priekšlikumos iezīmējās divas galvenās problēmas: 1) telpu platība ir nepietiekama divu muzeju vienlaicīgai pilna apjoma darbībai; 2) Rīgas pils kā piemineklis nav viegli piemērojama muzeju vajadzībām un ir nepieciešama būtiska pārbūve. Vairākos piegājienos tika turpināti izpētes un projektēšanas darbi, bet ieceres palika nepabeigtas. 2002. gadā darba grupa piedāvāja Rīgas pils priekšpili un tā Austrumu piebūvi, kā arī Sv. Gara torni veidot kā Valsts prezidenta rezidences un Valsts prezidenta kancelejas telpas, bet visu kastelas daļu attīstīt kā vienotu, telpiski nesadrumstalotu arhitektūras pieminekli, ko atvēlētu vienam, Latvijas Vēstures muzejam, tā papildinot visa pils kompleksa reprezentatīvo raksturu.
Tomēr Rīgas pils atjaunošanas būvdarbi tika sākti tikai desmit gadus vēlāk – 2012. gada decembrī, īstenojot 2009.-2010. gadā izstrādāto projektu. Būvdarbi bija iecerēti divās kārtās, paredzot 1. kārtā atjaunot Valsts prezidenta rezidences daļu Rīgas pils priekšpilī un Austrumu piebūvē, pēc tam 2. kārtā sākot muzejam nododamās pils kastelas daļas rekonstrukciju un restaurāciju. Ekspluatācijā ēku bija paredzēts nodot 2015. gada 18. decembrī. Uzreiz sākt būvdarbus muzejam nododamajā pils kastelas daļā neļāva kavēšanās ar muzeju krātuves ēkas celtniecību Pulka ielā.
Rekonstrukcijas darbus 2013. gada 20. jūnijā pārtrauca dramatiskais Rīgas pils ugunsgrēks, kurā cieta gan pils jumta konstrukcijas un bēniņi, gan Valsts prezidenta rezidences zāles, gan Latvijas Nacionālā vēstures muzeja ekspozīcijas, krājums un darba telpas. Tā rezultātā darbība pilī vairs nebija iespējama un Latvijas Nacionālais vēstures muzejs bija spiests pārcelties uz pagaidu darba un krātuvju telpām, iekārtot pagaidu ekspozīciju Brīvības bulvārī 32.
Vienlaikus muzeju pārcelšanās uz pagaidu telpām ļāva nekavējoties uzsākt projektēšanu un būvdarbus arī pils kastelas daļā. 2013. gada 29. oktobrī VAS Valsts nekustamie īpašumi izsludināja Rīgas pils būvniecības 2. kārtas restaurācijas un rekonstrukcijas metu konkursu. Žūrija par labāko atzina MARK arhitekti un Sudraba arhitektūra piedāvājumu. Projektēšanas darbi noslēdzās 2015. gada augustā un 2016. gada maijā projekts tika saskaņots Rīgas pilsētas būvvaldē. Tika iecerēts, ka muzejs varēs atgriezties Rīgas pilī 2018. gada novembrī, atzīmējot Latvijas valsts simtgadi, jo noteiktais Rīgas pils kastelas rekonstrukcijas pabeigšanas datums bija 2018. gada 1. augusts.
Tomēr pēc neveiksmīgiem būvdarbu iepirkumiem pilī varēja uzsākt tikai izpētes darbus; nepietiekamā finansējuma dēļ tika izmainīta arī projekta īstenošanas koncepcija un šobrīd Rīgas pils kastelas atjaunošanas projekts ir sadalīts vairākās kārtās. Līdz ar to Latvijas Nacionālais vēstures muzejs pilī varēs atgriezties pakāpeniski, tādējādi uz laiku paliekot arī bez pamatekspozīcijas. Problemātiska ir arī projekta realizācijas termiņu pagarināšana, kā rezultātā ilgstoši jāizmanto tikai pagaidu vajadzībām pielāgotās telpas un pagaidu ekspozīcija Brīvības bulvārī 32. Tā šobrīd funkcionē jau vairāk kā piecus gadus un turpinās darboties vēl līdz 2024. gadam.
2020. gada janvārī tika saskaņoti projekta precizējumi, un VAS Valsts nekustamie īpašumi 31. janvārī izsludināja iepirkumu Rīgas pils kastelas Dienvidu korpusa un Rietumu korpusa daļas pārbūvei un restaurācijai ap 4,3 tūkstošu kvadrātmetru platībā Latvijas Nacionālā vēstures muzeja vajadzībām. Rīgas pils kastelas atjaunošana tiks veikta pēc pilnsabiedrības Rīgas pils kastelas projekts izstrādātā būvprojekta arhitekta Reiņa Liepiņa vadībā.
Šobrīd veicamie būvdarbi sadalīti divās kārtās: 1. kārtā paredzēta konstrukciju un pamatu pastiprināšana, inženieriekārtu izbūve, jumta pārbūves darbi, pārsegumu izņemšana pils kapelas telpās, kā arī telpu attīrīšana no mikoloģiskā piesārņojuma un mitruma. Tas jāveic divu gadu laikā pēc līguma noslēgšanas. Tam sekos būvniecības 2. kārta, kuras laikā plānots atjaunot fasādi, restaurēt iekštelpas un pielāgot tās muzeja vajadzībām. Viena no sarežģītākajām un iespaidīgākajām būvniecības 1. kārtas daļām būs vēsturiskās pils kapelas atjaunošana, kas dažādu pārbūvju rezultātā gadsimtiem ilgi bijusi "paslēpta".
VNĪ valdes loceklis Jānis Ivanovskis-Pigits pauž: "Šobrīd esam gatavi pa posmiem uzsākt Rīgas pils kastelas atjaunošanu – gaidām pieteikumus no būvniekiem, kuri ir ieinteresēti šī unikālā Latvijas kultūras un vēstures mantojuma atjaunošanā. Lai rūpīgi saglabātu vēstures liecības un kultūras mantojumu Rīgas pils kastelas daļā pēdējos gados veikti vērienīgi izpētes darbi. Tas palīdzēs optimizēt būvniecības izmaksas, samazinās būvniecības riskus un neparedzēto darbu rašanos, nodrošinot to, katrs atradums nekavēs būvniecības procesa tālāko gaitu. Izpētes gaitā konsultējāmies ar augstas raudzes speciālistiem – restauratoriem no Itālijas (Venēcijas) un Čehijas. Ja iepirkums noritēs veiksmīgi, būvdarbus uzsāksim maijā. Esam apņēmušies nodot muzejam pielāgoto Kastelas dienvidu korpusu 2024. gadā."
Līdz 2024. gadam muzejs turpinās darbību pagaidu ekspozīciju telpās Brīvības bulvārī 32. Pēc 2024. gada vēl būs jāveic pārējo pils korpusu atjaunošana – kopējā Rīgas pils kastelas būvprojekta platība ir 11,9 tūkstoši kvadrātmetru, no kuriem lielākā daļa – 7,7 tūkstoši kvadrātmetru jeb aptuveni 65% – šajās divās projekta kārtās vēl netiks atjaunoti vai izbūvēti.
Paralēli pils projektēšanas darbiem LNVM aktīvi strādājis pie jauno Rīgas pils telpās izvietojamo ekspozīciju koncepcijas, plāniem un izmaksu aprēķiniem, kas jau tikuši vairākkārt pārstrādāti. Tuvākā gada laikā muzejs atkārtoti aktualizēs darbības koncepciju un ekspozīciju plānus atbilstoši jaunajiem projekta apstākļiem – muzejam pilī atgriežoties pakāpeniski, vairākos posmos, kā arī uz laiku darbojoties bez visaptverošas Latvijas vēstures pamatekspozīcijas. Šajās būvdarbu kārtās atjaunojamajā kastelas Dienvidu korpusā būs izvietota muzeja apmeklētāju servisa daļa (ieejas mezgls, veikals, kafejnīca), muzeja izstāžu zāles, vairākas pastāvīgās izstādes, kā arī muzeja nodarbību telpas. Šobrīd plānots, ka muzeja darbības uzsākšanai pils Dienvidu korpusā un ekspozīcijām būtu nepieciešami 4 miljoni eiro.
Pašlaik, 2020. gadā, ir pilnībā atrisināta viena no problēmām, kas vairākas desmitgades bijusi saistīta ar muzejiem Rīgas pilī – pabeidzot Muzeja krātuves celtniecību Pulka ielā, Rīgas pils kā unikāls vēstures un arhitektūras piemineklis ir atbrīvota no muzeju krājuma glabātavas funkcijas. Taču intensīvs darbs tuvākajos gados veicams, sadarbojoties Latvijas Nacionālajam vēstures muzejam, arhitektiem un VAS Valsts nekustamie īpašumi, lai īstenotu otru muzeja infrastruktūras attīstības mērķi – jaunu, mūsdienīgu muzeja piedāvājumu izcilā arhitektūras un vēstures piemineklī – atjaunotajā Rīgas pilī.