Превращение Ясной Поляны в музей было сложным и длительным процессом.

В 1911 г. Софья Андреевна Толстая дважды обращалась к Николаю II с просьбой принять Ясную Поляну под охрану государства, но получила отказ. Было решено назначить вдове писателя пенсию, которая отчасти шла на содержание усадьбы. С. А. Толстая всеми силами и средствами старалась хранить Ясную Поляну, оберегая неприкосновенность кабинета и спальни мужа, обстановки всего дома; ею были сделаны многочисленные записи на предметах быта и фотографиях, при ее участии началось описание личной библиотеки Л. Н. Толстого; она привела в систему хранившиеся в усадьбе письма и оказывала помощь исследователям, работавшим над биографией писателя. Активное участие в жизни усадьбы принимали дети Л. Н. Толстого: Сергей Львович (автор первого путеводителя по Ясной Поляне, 1914) и Александра Львовна.

27 мая 1919 г. Народный комиссариат просвещения выдал Александре Львовне Толстой Охранную грамоту на Ясную Поляну, в которой удостоверялось, что усадьба и все находящиеся в доме Толстого вещи, имеющие «исключительную культурно-историческую ценность и являющиеся национальным достоянием, находятся под охраной государства».

В 1921 г. во многом стараниями Александры Львовны усадьба Л. Н. Толстого была превращена в музей. 10 июня 1921 г. вышло постановление ВЦИК о новом статусе Ясной Поляны. Хранитель музея должен был создать в Ясной Поляне культурно-просветительный центр с библиотекой, школой, организовывать чтение лекций, спектакли, выставки, экскурсии. «Комиссаром-хранителем» музея была назначена Александра Львовна Толстая. В 1921 г. музей посетили 3147 человек.

С 1925 г. шла напряженная подготовка к столетнему юбилею Л. Н. Толстого (1928). К юбилею во флигеле Кузминских открылась первая выставка («Толстой в Ясной Поляне»), начали выходить тома 90-томного собрания сочинений Л. Н. Толстого, в Ясной Поляне открылась школа имени Л. Н. Толстого. А. Л. Толстая сыграла огромную роль в создании музея и его развитии в 20-е годы. Но в 1929 г. она была вынуждена навсегда покинуть Советский Союз.

В 30-е годы особое внимание уделялось восстановлению и сохранению Ясной Поляны в исторически неприкосновенном виде. Началось изучение истории Ясной Поляны по документам и опросам современников Толстого; была восстановлена пасека, приводились в порядок сады, производились посадки деревьев взамен вымерших… Работы велись под руководством Ботанического сада Академии наук СССР.

В 1940 г. Мастера Государственной Третьяковской галереи отреставрировали произведения живописи в доме Толстого (полотна работы Репина, Ге, Крамского…). Ясная Поляна была передана в ведение Академии наук СССР; музей стал превращаться в научно-исследовательский центр изучения наследия Л. Н. Толстого.

В 1941 г. над Ясной Поляной нависла угроза оккупации. Было решено эвакуировать вещи из дома Толстого. Эвакуацию организовала внучка Л. Н. Толстого Софья Андреевна Толстая-Есенина, которая в 1941 г. стала директором объединенных толстовских музеев. Подготовкой вещей к эвакуации занимался хранитель музея Сергей Иванович Щеголев. 13 октября 110 ящиков с экспонатами дома Толстого были отправлены в Москву, а затем в Томск. Ясная Поляна была оккупирована в течение 45 дней. При отступлении немцы подожгли дом Толстого. К счастью, пожар удалось потушить, и в усадьбе немедленно начались восстановительные работы. Первая реставрация была завершена к маю 1942 г. В мае 1945 г. экспонаты дома Толстого вернулись на свои прежние места. Но восстановление Ясной Поляны продолжалось еще долгое время.

В 1951 г. была проведена серьезная реставрация дома Толстого; был восстановлен яблоневый сад, вымерзший во время войны, по воспоминаниям жителей деревни и фотографиям - реконструированы хозяйственные постройки (кучерская изба, житня). В 1953 г. на реставрационные работы в музее было выделено 6 млн. рублей.

В те годы особое значение приобрела фондовая работа. На каждый из 37 мемориальных объектов усадьбы сотрудники музея разрабатывали паспорта, содержащие точное описание объекта, его размеры, место расположения, назначение, фотографии. С 50-х годов регулярно выходят в свет Яснополянские сборники научных статей; переиздаются путеводители по дому Толстого и заповеднику. В 1953 г. (к 125-летию со дня рождения Л. Н. Толстого) был подготовлен 1-й том научного описания личной библиотеки Л. Н. Толстого. Эта работа велась научными сотрудниками музея под руководством В. Ф. Булгакова.

Начиная с 50-х годов расширяется экспозиционная деятельность музея, постоянно сменяют друг друга выставки во Флигеле Кузминских и выставочных залах Дома Волконского; музей организует передвижные выставки; расширяются его фонды; растет число посетителей.

В 1971 г. (год 50-летия образования музея) «Ясная Поляна» приняла трехмиллионного посетителя. 150-летие Л. Н. Толстого (1978 г. ) ознаменовалось награждением музея орденом Ленина. К юбилею было полностью завершено издание библиографического описания книг на русском языке в библиотеке Толстого (в 2-х томах).

Постепенно Ясная Поляна превратилась в крупнейший мемориальный и природный музей-заповедник мирового значения.

Новый этап в истории музея начался в 90-е годы, когда его директором стал праправнук Л. Н. Толстого - В. И. Толстой. Сегодня, по-прежнему уделяя внимание традиционным направлениям деятельности музея, Ясная Поляна развивается в новых направлениях, например: разработка альтернативных туристических программ, развитие культурного туризма на базе Ясной Поляны, но с выходом за ее пределы; реализация мощного потенциала в области просвещения; возрождение народных традиций; расширение рекламной и издательской деятельности; внедрение новых технологий; сотрудничество с зарубежными странами. В структуру музея включается целый ряд филиалов.