Après la chute du Second Empire en 1870, le château de Pau garda pendant quelques années sa vocation de demeure de prestige. Le président de la République Sadi Carnot y descendit ainsi en 1891. Le grand vase de porcelaine de Sèvres, qui orne la salle à manger des officiers de service, fut envoyé à Pau en témoignage de cette visite. Mais très vite, la vocation de palais s’effaça devant celle de musée, un musée tout entier centré sur Henri IV et la fameuse carapace de tortue qui lui aurait servi de berceau.
Aux anciens régisseurs du Palais succèdent des conservateurs. On organise conférences et expositions et c’est tout naturellement qu’en 1929, le château de Pau devient musée national.
L’effort des conservateurs successifs, surtout depuis la fin de la Seconde guerre mondiale, vise un double objectif : constituer une importante collection henricienne mais aussi restituer, restaurer et valoriser le riche ensemble décoratif XIXe.
Le musée national du château de Pau accueille plus de 100 000 visiteurs par an.