عمارت مسعودیه در طول سالهای عمر خود شاهد وقایع بسیار زیادی بود. در جریان جنبش مشروطه با توجه به نزدیکی آن به میدان بهارستان و اختلاف ظل السلطان با برادرش مظفر الدین شاه و فرزند او، یکی از پایگاه‌های مشروطه خواهان و مخالفان محمد علی شاه بود. در سال ۱۲۸۷ در نزدیکی این عمارت بمبی دست ساز زیر کالسکه محمد علی شاه منفجر شد که بهانه لازم را برای به توپ بستن مجلس دست او داد. پس از واقعه بهارستان، عمارت مسعودیه نیز به همراه خانه ظهیرالدوله و سایر مشروطه خواهان به رگبار بسته شد.

بنای بسیاری از ساختمان‌های فرهنگی کشور در این عمارت گذاشته شد. نخستین کتابخانه و موزه ملی ایران جایی در گوشه این عمارت برپا شدند. در حدود سال‌های ۱۳۰۴ انجمن معارف با استفاده از یکی از اتاق‌های آن نخستین کتابخانه رسمی کشور را که پایه اصلی و اولیه کتابخانه ملی بود را گذاشت. چند سال بعد نیز یکی دیگر از اتاق‌های آن به عتیقه‌های باستانی که از گوشه و کنار ایران به دست آمده بود اختصاص یافت و در حقیقت نخستین موزه ایران در آن پایه‌گذاری شد. اشیای عتیقه همین‌جا در سال ۱۳۱۸ به موزه ملی منتقل شد.

در فاصله سال‌های ۱۳۴۲ و ۱۳۴۳ ش، از عمارت مسعودیه برای مدت کوتاهی به عنوان دانشکده افسری استفاده شده است.

در سال ۱۳۴۵ هجری شمسی با تفکیک وزارت آموزش و پرورش از فرهنگ و هنر، عمارت مسعودیه به وزارت آموزش و پرورش سپرده شد و نخستین وزارتخانه آموزش و پرورش در آنجا مستقر شد.

هیئت وزیران در جلسه ۱۰/۱۲/۷۶ بنا به پیشنهاد وزارت آموزش و پرورش و با استفاده از ماده ۱۱۴ قانون محاسبات عمومی کشور مصوب ۱۳۶۲، تصویب کرد که حق استفاده از عرصه و اعیان ساختمان قدیمی وزارت آموزش و پرورش، واقع در خیابان اکباتان به سازمان میراث فرهنگی کشور واگذار شود. این مصوبه در واقع براساس توافق وزارت خانه‌های فرهنگ و ارشاد اسلامی (که سازمان میراث فرهنگی وابسته به آن است) و وزارت آموزش و پرورش صورت گرفت. پس از انجام نقشه‌برداری و تهیه مدارک لازم، مجموعه به شماره ۲۱۹۰، در تاریخ ۲۷/۱۰/۱۳۷۷ در فهرست آثار ملی به ثبت رسید و حریم و ضوابط آن در تاریخ بهمن ماه ۱۳۷۷ تعیین و تصویب و به مراجع قانونی اعلام شد.

عمارت مسعودیه ۲۵ شهریور سال ۱۳۹۰ میزبان پانزدهمین جشن خانه سینما بود.