این مجموعه دارای حدود ۱۸۰ هکتار جنگل طبیعی همراه با چشمه‌سارها، قنات‌ها و گلخانه‌هاست، و رودخانه جعفرآباد از وسط کاخ می‌گذرد. این عمارت از شمال با کوه‌های البرز، از شرق با گلاب‌دره، از غرب با ولنجک و از جنوب با تجریش همسایگی دارد.
سعدآباد در دوره قاجار بنا شد و اقامتگاه ییلاقی شاهان قاجاری بود. پس از کودتای ۱۲۹۹ و روی کار آمدن پهلوی، 18 عمارت در ابعاد مختلف به آن اضافه شد که هر یک از بناها محل سکونت یکی از افراد دودمان پهلوی بوده‌است. محمدرضا پهلوی نیز در دهه ۱۳۵۰ در این مکان سکنی گزید؛ که در دوران اوایل سلطنت او، ساخت آن به پایان رسیده‌است. جدیدترین کاخ این مجموعه متعلق به کوچکترین دختر محمدرضا پهلوی بوده‌است.
پس از پیروزی انقلاب، این مجموعه به شکل موزه درآمد ولی کاخ فعلی ریاست جمهوری در مجاورت این مجموعه قرار دارد. از کاخ ملکه مادر نیز که متعلق به ارگان ریاست جمهوری است برای پذیرایی از مهمانان خارجی استفاده می‌شود.
ساختمان بهمن (کاخ بهمن)
این کاخ در دوران پهلوی دوم بنا شد و از جمله زیباترین ساختمان‌های مجموعه می‌باشد، که منزل مسکونی بهمن، پسر غلامرضا پهلوی بوده‌است. این ساختمان، مجاور موزه مردم شناسی و در کنار درب شمالی دربند قرار دارد که در حال حاضر دفتر مدیریت موزه می‌باشد.
کاخ احمد شاهی
این کاخ، قدیمی‌ترین کاخ مجموعه سعد آباد می‌باشد، که ساخت آن در اواخر سلطنت احمد شاه قاجار، آغاز و در هنگام وزارت جنگی رضا خان به پایان رسید. پس از انقلاب، از این محل به عنوان پایگاه مرکزی بسیج خواهران استان تهران، استفاده می‌شده‌است. قرار است این محل پس از بازپس‌گیری از بسیج خواهران، بازسازی و آماده بازدید عمومی شود. این کاخ، در حال حاضر غیرقابل بازدید، برای عموم می‌باشد.
کاخ اختصاصی
این کاخ، در سمت غرب موزه هنرهای زیبا قرار دارد که در سال‌های اولیه بعد از انقلاب، به عنوان موزه تاریخ طبیعی استفاده می‌شده‌است؛ ولی در حال حاضر، در اختیار نهاد ریاست جمهوری ایران می‌باشد و غیرقابل بازدید برای عموم است.
ساختمان جمهور (کاخ ملکه مادر)
کاخ ملکه مادر در دوران پهلوی محل آخرین سال‌های زندگی رضا خان، قبل از تبعید به جزیره موریس، و محل زندگی مادر شاه (تاج الملوک) بوده‌است. این کاخ در حال حاضر در اختیار نهاد ریاست جمهوری ایران، و مخصوص اقامت مهمانان ویژه دولت ایران می‌باشد، و به این جهت به ساختمان جمهور مشهور گردیده‌است.
کاخ سبز (کاخ شهوند، کاخ رضا شاه پهلوی)
کاخ سبز در شمال غربی مجموعه سعدآباد قرار دارد، این کاخ در ابتدا به صورت ساختمانی نیمه تمام بود که به شخصی به نام علیخان تعلق داشت و تپه‌ای که ساختمان روی آن واقع شده بود، به همین نام معروف بود.
رضا شاه، پس خرید ساختمان واقع بر این تپه، کاخ کنونی را بنا نهاد و کار ساخت و تکمیل آن از زمان وزارت جنگی او، تا اوایل سلطنتش به طول انجامید. سرانجام، این کاخ پس از هفت سال تلاش هنرمندان و معماران ایرانی بنا گردید. رضا شاه از طبقه همکف به عنوان محل زندگی و دفتر کار خود، و از زیر زمین به عنوان انباری استفاده می‌کرد همچنین یک تالار غذا خوری مجلل با میز و صندلی‌های منقش و کنده کاری شده و همچنین ظروف نفیس چینی و سرامیک و نقره ایتالیایی مخصوص میهمانان مورد استفاده قرار می‌گرفت. این کاخ، به دلیل استفاده از سنگ‌های سبز کمیاب معدن خمسه زنجان و سنگ مرمر خراسان، در نمای خارجی آن، به قصر سنگی کاخ مرمر نیز معروف است.
با بازسازی و مرمت کاخ، قصر سنگی به کاخ شهوند، معروف گردید و پس از انقلاب ایران، به کاخ سبز تغییر نام داد. گچ‌بری‌ها و آیینه کاری‌های ظریف و زیبای درون کاخ، کار دست هنرمندان ایرانی ناشناس است. تذهیب دیوارها، اثر استاد حسین بهزاد، و خاتم کاری‌ها، حاصل کار گروهی کارگاه استاد صنیع خاتم است.
معمار این کاخ، میرزا جعفر کاشی معروف به معمارباشی بوده‌است، قالی مشهد ۷۰ متری زیبایی، که اثر عبدالمحمد عمواغلی است، در دفتر کار رضا شاه پهن است. در این تالار، یک دست مبل کوبلن دوز کار دست، مربوط به دوره قاجار قرار دارد. میز وسط تالار، کار کشور فرانسه و متعلق به قرن ۱۸ میلادی است. پرده‌ای نقره فام به چوب پرده‌ای منبت کاری شده، پنجره تالار را مزین کرده‌است.
آیینه کاری‌های سقف با طرح قندیل، کار هنرمندان ایرانی است. از دیگر وسایل با ارزش این کاخ، می‌توان به مجسمه‌ها و مبل‌های دوره لویی شانزدهم، و نیز دو میز کنسول مربوط به دوره ناپلئون اشاره کرد. از دیگر تالارهای این کاخ که روبروی تالار آینه واقع شده و به عنوان اتاق خواب رضا شاه بوده و نبودن تخت خواب یا رخت خواب است و پنجره‌ای که رو به دربند با چشم‌اندازی زیبا بازمی شود می‌باشد.
کاخ‌موزه سفید (کاخ ملت، کاخ شاه پهلوی)
این کاخ، بزرگترین کاخ موجود در مجموعه کاخ سعدآباد است، که به‌علت رنگ سفید نمای آن، به کاخ سفید شهرت یافته‌است. این بنا، علاوه بر آنکه اختصاص به امور اداری و تشریفاتی دوران پهلوی داشت، اقامتگاه تابستانی شاه و همسرش فرح نیز به حساب می‌آمد.
بنای کاخ، به دستور رضاشاه، در سال ۱۳۱۰ خورشیدی آغاز گردید و در سال ۱۳۱۵ خورشیدی به پایان رسید. نقشه کاخ، اثر مشترک مهندس خرسندی و مهندس بوریس روسی می‌باشد. گچ‌بری‌های زیبا و ظریف درون کاخ، کار استادان هنرمندی چون غلامرضا پهلوان، عبدالکریم شیخان، حسین کاشی و رضا ملائکه است.
سنگ‌های مرمر سرسراها، از معادن شهرهای یزد و تربت حیدریه، تهیه شده و سنگ‌فرش کف‌ها، توسط استاد لرزاده انجام شده‌است. نمای بیرونی کاخ، به سبک ایرانی-رومی است، که چهار ستون اصلی بزرگ در چهارسوی سرسرا و چهار نورگیر، در اطراف سقف مرکزی می‌باشد.
پرده‌های بزرگ نقاشی رنگ روغن، با موضوع داستان‌های شاهنامه که در اطراف نورگیر سرسرای طبقه اول است را استاد حسین بهزاد و شاگردانش، در سال ۱۳۲۰ خورشیدی به پایان رساندند. تالارهای بزرگ تشریفاتی کاخ، به سبک اشرافی فرانسه است. از با ارزش‌ترین آثار این گنجینه، فرش‌های نفیسی است که نهایت ذوق و هنر بافندگان هنرمندان ایرانی را نمایش می‌دهد. بزرگترین فرش این کاخ، ۱۴۵ متر مربع و دارای ۱۴۰ رج می‌باشد که با نقش مایه شمسه و قندیل، زینت بخش سفره خانه‌است. در سرسرای طبقه همکف، مجموعه‌ای از سفالینه‌های ایران، از هزاره چهارم پیش از میلاد تا سده هفتم هجری و همچنین کریستال‌هایی از دوره قاجار نگهداری می‌شود. پوشش دیوار تالارها، از پارچه‌های نفیس ابریشم، اطلس و تافته است. لوسترهای ساخت ایتالیا، فرانسه و چک-اسلواکی، روشنایی بخش تالارهای وسیع این کاخ است، که بزرگترین آن، دارای ۱۰۸ شاخه‌است. سه چلچراغی که تالار سفره خانه طبقه اول را روشن می‌کند و همچنین میز تحریر موجود در این سفره‌خانه، متعلق به ماری آنتوانت، ملکه فرانسه‌است.
موزه آب (دفتر رئیس تشریفات کاخ، دفتر مسئول حفاظت ارتش)
این موزه، در بخش مرکزی مجموعه سعد آباد، قرار دارد. ساختمان موزه شامل دو بخش اصلی و فرعی است، بخش فرعی این ساختمان دفتر مخصوص محمدرضا پهلوی بود که پس از تخلیه، این دو ساختمان به تیمسار کسرایی (مسئول حفاظت ارتش) واگذار شد. در این موزه، اسناد و مدارک مربوط به آب (مانند دفترچه میرآب، وقف نامه‌ها)، ابزار و ادوات مربوط به آب (مانند فنجان آبی، ساعت آبی، لوازم حفر چاه و قنات) و تندیس‌های گوناگونی از دانشمندان آب شناس و تندیس میرآب نگهداری می‌شوند. اداره موزه آب سعدآباد به گنجینه ملی آب ایران (وابسته به وزارت نیرو) واگذار شده‌است.
موزه استاد بهزاد (کاخ کرباس، کاخ ولیعهدی)
در دوران پهلوی این موزه، به کاخ کرباس معروف بوده که به عنوان استراحتگاه و محل کار رضا شاه استفاده می‌شده، و در دوران شاه، به عنوان کاخ ولیعهدی، مورد استفاده رضا پهلوی، در دوران کودکی و نوجوانی او، بوده‌است. این موزه، پس از بازسازی و مرمت، در سال ۱۳۷۳ شمسی، و به مناسبت صدمین سالگرد تولد استاد بهزاد، افتتاح گردید. این موزه، دارای پنج سالن می‌باشد و از زیر زمین این موزه، به عنوان نمایشگاه و محل آموزش، استفاده می‌گردد.
موزه برادران امیدوار (کالسکه‌خانه قجری)
این موزه، در بخش شمال غربی مجموعه سعد آباد، واقع شده و ساختمان آن، متعلق به دوران قاجار است. این موزه، شامل ۴ اتاق با نمای آجری قرمز رنگ و گچ بری‌های زیبا می‌باشد، که کالسکه خانه و استراحتگاه سورچی‌ها بوده‌است. این ساختمان، در سال ۱۳۸۱ بازسازی و در مهر ماه ۱۳۸۲، در هفته جهانگردی، به نام اولین جهانگردان ایرانی معاصر، افتتاح گردید. برادران امیدوار، پس از سه سال مطالعه، در سال ۱۳۳۳، با مبلغی در حدود ۹۰ دلار، از زادگاه خود، سفرشان را آغاز کردند.
موزه چهره‌های ماندگار (کاخ ملکه توران امیرسلیمانی، همسر رضا شاه پهلوی)
این عمارت، از جمله بناهای دوره قاجاری در سعد آباد است، که رضا شاه بعد از استقرار در تپه علیخان و پس از ساختن کاخ سبز، آن را به مجموعه سلطنتی آراست. این عمارت و ساختمان جنوبی آن که اکنون موزه استاد فرشچیان را در خود جای داده، مجموعه دو عمارت اندرونی و بیرونی یک باغ بوده‌اند. عمارت بیرونی (موزه استاد فرشچیان) مشتمل بر یک ساختمان ییلاقی است و از سه سو به ایوانهای سر پوشیده منتهی می‌شود و در قسمت جنوبی قرار دارد، و عمارت اندرونی (موزه چهره‌های ماندگار) در قسمت شمالی قرار گرفته و از دو سوی شمال و غرب به ایوانهای ستون دار منتهی می‌گردد. این دو عمارت پس از تملک توسط رضا شاه، به عنوان کاخ اختصاصی ملکه توران امیرسلیمانی (همسر سوم رضا شاه و مادر غلامرضا پهلوی) اختصاص یافت. عمارت بیرونی، محل سکونت ملکه بوده و در عمارت اندرونی، خدمه ایشان مستقر بودند. سپس، تا قبل از پیروزی انقلاب ایران، کاخ‌ها به نظامیان نزدیک محمد رضا پهلوی که در سعد آباد ساکن بودند اختصاص یافت. در محوطه این موزه، تصویر و زندگی‌نامه کوتاهی از چهره‌های ماندگار ایران در رشته‌های مختلف، به همراه چند تندیس از دانشمندان ایرانی قرار دارد.
موزه خط و کتابت میرعماد (کاخ علیرضا و فرح پهلوی)
این موزه، در بخش مرکزی مجموعه سعد آباد، قرار دارد. ساختمان موزه، دو طبقه دارد که محل سکونت دو تن از فرزندان شاه (فرحناز و علیرضا) بود. پس از انقلاب ایران، ساختمان مذکور به نمایش آثار خطی اختصاص یافت، که سرانجام در سال ۱۳۷۶ خورشیدی، به نام مشهورترین استاد خوشنویسی قرن ۱۱ هجری قمری، یعنی میرعماد حسنی، تغییر نام یافت.
موزه ظروف سلطنتی (موزه ظروف، کاخ اشرف پهلوی)
موزه ظروف، در شرق مجموعه سعدآباد قرار دارد. این بنا به دستور رضاشاه، توسط مهندس فرمانفرمائیان، با زیر بنای ۱۸۰۰ مترمربع طراحی وساخته شد. نمای خارجی ساختمان از سنگ تیشه‌ای بوده که در سال ۱۳۵۰ به دستور اشرف پهلوی بازسازی و توسعه یافت و پس از آن نما، با سنگ مرمر سفید پوشیده شد.
این بنا پس از انقلاب اسلامی، در سال ۱۳۷۲ به عنوان موزه ظروف معرفی گردید و در اواخر سال ۱۳۷۴ به نهاد ریاست جمهوری تحویل داده شد. در سال ۱۳۸۴ مجدداً در اختیار سازمان میراث فرهنگی و گردشگری قرار گرفت. پس از انتقال اشیاء موزه صنایع دستی، در ۳۰ دی ۱۳۸۵ به ساختمان فوق، این محل به موزه صنایع دستی اختصاص یافت.
در حال حاضر تعداد ۵۰۳ قطعه ظروف و اشیاء تزیینی در ۵ سالن و دو طبقه به نمایش درآمده. ظروف مذکور به ۴ دسته ظروف قاجار، پهلوی اول، پهلوی دوم و ظروف اهدایی در شرایط و مناسبتهای مختلف به محمد رضا، فرح و رضا پهلوی می‌باشند.
موزه مردم‌شناسی (کاخ شمس پهلوی)
این موزه، دربرگیرنده مجموعه کاملی است از سیر فرهنگ و راه و روش زندگی انسان. ساختمان موزه مردم شناسی، کاخ سابق شمس پهلوی بوده، که در ضلع شمال غربی مجموعه سعد آباد واقع گردیده‌است. پایه بنا در سال ۱۳۱۴ خورشیدی نهاده شد و ساخت آن تا سال ۱۳۱۸ خورشیدی به طول انجامید. ساختمان با مساحت تقریبی ۲۶۰۰ متر مربع، شامل دو طبقه و یک زیر زمین می‌باشد. معماری بنا از سبک معماران اروپایی، به ویژه آلمانی، الگو برداری گردیده و از معماری ایرانی در دوره ساسانی، نیز در قسمت‌های تزئینات فوقانی نمای بیرونی بنا، بهره گرفته‌است.
نکته جالب توجه در این کاخ این است که هنوز هم هیچ اثری از عکسها یا لباسهای ملکه ثریا و فوزیه به چشم نمی‌خورد و حتی عکس‌های زمان پیر شدن خانم فرح دیبا بعد از انقلاب نیز در این مجموعه موجود است، در این کاخ لباسهای سلطنتی به نمایش گذاشته شده‌است که فقط مختص فرح پهلوی است.
موزه مینیاتور استاد آبکار (کاخ لیلا پهلوی)
موزه کلارا آبکار، در بخش مرکزی مجموعه سعد آباد، قرار دارد. این ساختمان، اقامتگاه تابستانی لیلا پهلوی، کوچکترین دختر محمدرضا پهلوی بود، که جدیدترین ساختمان مجموعه، نیز به حساب می‌آید. ساختمان مذکور، در سال ۱۳۷۳ خورشیدی، با تلاش سازمان میراث فرهنگی، به مناسبت روز جهانی موزه، به عنوان موزه مینیاتور آبکار، افتتاح گردید. بخشی از موزه، به تابلوهایی از او، که شامل آثار مردم شناسی، زیورآلات و پارچه‌های ترمه می‌شود، اختصاص دارد. بخشی دیگر، مربوط به آثار لاکی است، که بیانگر تنوع و علاقه‌مندی او به رشته‌های مختلف نگارگری ایرانی است.
موزه فرشچیان (کاخ ملکه عصمت دولتشاهی، همسر رضا شاه پهلوی)
این موزه در بخش مرکزی مجموعه سعدآباد، در گذشته محل سکونت رضا شاه و همسر چهارمش ملکه عصمت بوده، که در دوران محمدرضا پهلوی، برادر شاه و سپس سرآشپز مخصوص او، در آنجا سکونت داشتند و بعدها نیز، به انبار تبدیل شد. این بنا، پس از بازسازی و مرمت در سال ۱۳۸۰ خورشیدی با عنوان موزه مینیاتور استاد فرشچیان، افتتاح گردید. این موزه شامل ۵ سالن، و بیش از ۷۰ اثر از این هنرمند می‌باشد.
موزه نظامی (کاخ شهرام)
این موزه، در بخش مرکزی مجموعه سعد آباد قرار دارد. این ساختمان در دو طبقه و یک زیر زمین، به دستور رضا شاه، در سال ۱۳۱۴ خورشیدی، برای همسر دومش تاج الملوک ساخته شد. بنای فوق طی سال‌های ۱۳۵۱ تا ۱۳۵۲ خورشیدی، توسط واحد مهندسی مجموعه سعد آباد، بازسازی و به شهرام، پسر بزرگ اشرف پهلوی اهدا شد، و به کاخ شهرام معروف گشت.
کاخ شهرام پس از پیروزی انقلاب به موزه نظامی تبدیل شد، ساختمان موزه در سال ۱۳۶۰ شمسی، توسط ارتش جمهوری اسلامی ایران بازسازی و در تاریخ ۳۱ شهریور سال ۱۳۶2، با نام موزه نظامی افتتاح گردید.
موزه نگارستان (کاخ فرح پهلوی)
این موزه، در شمالی‌ترین نقطه مجموعه سعد آباد قرار گرفته و دارای معماری منحصربه‌فرد و زیبایی است. این موزه در سال 1385 با هدف برگزاری نمایشگاه‌های دوره‌ای به عنوان نمایشگاه پوشاک سنتی و طراحی لباس افتتاح گردید، و از آن تاریخ تاکنون میزبان نمایشگاه‌های متعددی بوده‌است. از مهم‌ترین نمایشگاه‌های برگزار شده در این موزه، می‌توان به نمایشگاه نقاشی رنگ روغن روی بوم رضا صمدی، نمایشگاه نقاشی رنگ روغن روی بوم و اکرلیک مینا قویدل و نادر یاسمی (فرزند علی اکبر یاسمی، از شاگردان برجسته کمال الملک)، آثار نگار گری استاد مصطفی بسیمی، آثار نقاشی رنگ روغن روی بوم طاهره چیذری و آثار نقاشی هنرمند معاصر خلیل طوایی حمیدی اشاره کرد.
موزه هنرهای زیبا (کاخ سیاه، دفتر وزیر دربار شاهنشاهی)
یکی از بناهای باشکوه ، که در جنوبی‌ترین نقطه مجموعه سعدآباد قرار دارد، ساختمانی است که از سال ۱۳۴۶ تا ۱۳۵۷، محل استقرار وزارت دربار بوده و از سال ۱۳۶۱ به عنوان موزه هنرهای زیبا، مورد بهره‌برداری قرار گرفته‌است. این موزه، نظر بسیاری از هنردوستان را به خود جلب می‌کند، ساختمان این عمارت مربوط به دوران رضا شاه است، و از آنجا که در بنای آن از سنگ‌های مرمر سیاه رنگ (استخراج شده از معدن ولی آباد چالوس) به کار رفته‌است، به کاخ اسود (یا کاخ سیاه) معروف است.
موزه هنر ملل (گلخانه کاخ سفید، موزه هنر اختصاصی فرح پهلوی)
قسمت زیر زمین کاخ سفید که در اصل بخش گلخانه کاخ بود، بین سال‌های ۱۳۴۵ تا ۱۳۴۹ به دستور فرح پهلوی و با همت مهندسین فرانسوی، به موزه هنر اختصاصی تبدیل شد. این موزه، پس از پیروزی انقلاب ایران به موزه هنر ملل تغییر نام داد و در سال ۱۳۷۰ افتتاح گردید.
این مجموعه شامل آثار ارزشمندی است که از چهار گوشه جهان خریداری یا اهدا شده، آثار تاریخی تمدن‌های پیش از اسلام و دوره اسلامی، و همچنین هنر آفریقای سیاه، هند، خاور دور، تمدن مایاها و آثار هنری دوران معاصر ایران و جهان را در بر می‌گیرد.
کتابخانه (کاخ احمدرضا پهلوی)
عمارتی در شمالی‌ترین قسمت مجموعه سعد آباد و در کنار در مشرف به میدان دربند، کاخ احمدرضا پهلوی بوده‌است. این ساختمان در سال‌های اولیه پس از انقلاب ایران، در اختیار نهاد ریاست جمهوری بود ولی پس از مرمت در سال ۱۳۸۱ به عنوان کتابخانه افتتاح گردید. این کتابخانه از حیث منابع و مجموعه‌های موجود بسیار غنی بوده و شامل ۱۰۰۰۰ جلد کتاب است و عناوین موضوعات موجود، به صورت طبقه‌بندی شده، شامل ادبیات، تاریخ، جغرافیا، باستان‌شناسی، هنر، موزه داری، مرمت آثار و بناهای تاریخی و معماری می‌باشد.
