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Au rez-de-chaussée du pavillon, construit en 1830, le musée expose les souvenirs de la romancière George Sand, qui venait en voisine rendre visite au peintre. Les salons y restituent son art de vivre avec des peintures, dessins, sculptures, meubles, bijoux et objets de vitrine provenant de sa demeure de Nohant en Berry et légués en 1928 avec usufruit à la Ville de Paris par sa petite-fille, Aurore Lauth-Sand.
À l'étage, les salles évoquent la mémoire d'Ary Scheffer comme de ses contemporains - et du philosophe Ernest Renan, devenu son neveu par alliance.
L'ancienne maison du peintre Ary Scheffer (1795-1858), qui y a vécu de 1830 à sa mort en 1858, est restée jusqu'en 1982 la propriété privée de sa descendance latérale par les femmes. La fille du peintre, Cornélia Scheffer, épouse du chirurgien René Marjolin, n'ayant pas eu d'enfant, laissa la propriété à sa petite-nièce Noémi. Celle-ci était la petite-fille du peintre Henry Scheffer et la fille de Cornélie, qui avait elle-même épousé l'écrivain et philosophe Ernest Renan.
Après son mariage avec Jean Psichari, Noémi Renan éleva dans cette maison leurs quatre enfants dont la benjamine, Corrie, qui s'y installa à son tour avec son mari le compositeur Robert Siohan qu'elle avait épousé en 1921. Corrie Siohan, en accord avec sa sœur aînée Henriette Psichari — qui fut l'épouse du médecin et psychiatre Gabriel Revault d'Allonnes — décida, n'ayant pas eu d'enfant, de confier « l'enclos Chaptal » à l'État français en 1956 pour qu'il devienne un lieu patrimonial inaliénable. Leurs démarches furent encouragées par André Malraux, ministre de la Culture, puis par Jacques Chirac, maire de Paris.
Après la mort de Corrie Siohan, s'ouvrit en 1983 un premier musée, dit « Renan-Scheffer », dépendant de la Ville de Paris sous la tutelle du musée Carnavalet. Bientôt dirigé par Anne-Marie de Brem, ce lieu d'exception devint en 1987 le musée de la Vie romantique, après une importante rénovation dans le goût du XIXe siècle, conduite par le décorateur Jacques Garcia. Ainsi peut-on aujourd'hui y goûter l'atmosphère préservée des salons bourgeois de la Nouvelle Athènes au XIXe siècle où se réunissaient de nombreux peintres mais aussi des écrivains, chroniqueurs, hommes politiques et musiciens.
Fin 1998, Daniel Marchesseau, conservateur général du patrimoine, a été nommé à la direction de l'établissement. Un réaménagement complémentaire des deux ateliers consacrés à des expositions temporaires organisées deux fois par an, a été effectué sous la direction du décorateur François-Joseph Graf en 2003. Daniel Marchesseau a fait valoir ses droits à la retraite en . Son successeur est Jérôme Farigoule, qui cèdera en janvier 2018 la direction du musée à Gaëlle Rio.
Le premier fonds Ary Scheffer provient essentiellement de deux dépôts, provenant du musée Carnavalet et de la Bibliothèque historique de la ville de Paris, complété par quelques prêts du musée de Dordrecht où avait été légué par la fille du peintre en 1898 l'essentiel de l'atelier paternel.
Ainsi le musée a-t-il pu ouvrir avant de recevoir en pleine propriété en 1991 le legs de Corrie et Robert Siohan. Parallèlement, une politique active d'acquisitions d'œuvres d'art a été entamée dès l'ouverture du musée pour compléter les collections.
En 1995, Pierre Bergé a remis au musée un ensemble de souvenirs romantiques autour de La Malibran, George Sand, Rachel, Sarah Bernhardt et Louise Abbéma que Jacques Chazot, disparu en 1993, avait collectionnés. En 2012, les amis du musée ont pu acquérir un ensemble complémentaire d'objets et publications autour de l'actrice Rachel.
Des archives familiales d'Ernest Renan et de son gendre Jean Psichari, un fonds de dessins de son fils, Ary Renan, et une bibliothèque complètent l'appareil scientifique du musée qui a bénéficié d'un don majeur d'ouvrages de références autour de George Sand, par la famille de Georges Lubin, le spécialiste reconnu de l'écrivain, qui entra au musée peu après sa disparition en 2000.
Le musée de la Vie romantique a le statut de musée de France au sens de la loi no 2002-5 du [1].
L'État français a définitivement transféré la propriété de l'ensemble immobilier à la Ville de Paris le .
Les salons du rez-de-chaussée présentent de nombreuses pièces de mobilier, peintures, dessins et sculptures, objets d'arts, bijoux et memorabilia ayant appartenu à George Sand, parmi lesquelles des toiles majeures de :
Jacques-Jean Barre, dit Barre père (1793-1835), Ferdinand-Philippe d'Orléans et son épouse Hélène, née Mecklembourg-Schwerin, duchesse d’Orléans, 1837, plâtres, don des Amis du musée en 2008 ;
Antonin Moine, Paysage avec ruine gothique, pastel, don Sylvain Bellenger et Jean-Loup Champion en 2012 ;
Carl Hummel, La Galerie Goethe à la Résidence et La Salle Friedrich von Schiller à la Résidence, Palais ducal de Weimar, 1846, paire d'aquarelles, don Eugene V. Thaw, New York en 2012.
François Debon (1816-1872), Le Justicier, 1835, don des Amis du musée en 2008.
Charles Durupt (1804-1833), Manfred et l'esprit, 1831, don des Amis du musée en 2008.
Louis Hersent (1777-1860), Madame Ledoyen, achat en 2002.
Arie Johannes Lamme (1812-1900), L'Atelier d'Ary Scheffer, rue Chaptal, 1851 [achat] et Le Jardin de la rue Chaptal, 1865, dépôt du musée de Dordrecht.
Auguste Legras (1817-1887), disciple d'Ary Scheffer, Litanies de la Vierge, achat en 2000.
Thomas Phillips (1770-1845), Ary Scheffer, vers 1840, dépôt du musée de Dordrecht.
Anonyme dans le goût de Jean-Jacques Elshoecht (1797-1856), Buste d'une élégante romantique, vers 1827, plâtre stéariné, don M. et Mme Jean-Pierre Meyers en, 2010.