Деревянный одноэтажный особняк с мезонином, выдержанный в классическом стиле, был построен в начале 1820-х годов. В конце XIX века хозяевами дома были братья Боткины. В 1889 году на дочери миллионера-чаеторговца Петра Боткина женился И.С. Остроухов и получил дом в собственность в качестве приданого. Здесь находился его домашний музей, в собрании которого были работы В.А. Серова, И.И. Левитана, М.А. Врубеля, И.Е. Репина, Э. Дега, А. Матисса, П.О. Ренуара, Э. Мане, а также богатейшая коллекция русских икон, для которой в 1905–1914 годах была построена двухэтажная каменная пристройка.

В 1918 году частный музей национализировали, его владельца назначили пожизненным хранителем, а особняк стал филиалом Третьяковской галереи, получив название «Музей иконописи и живописи имени И.С. Остроухова». После смерти Остроухова музей ликвидировали, коллекция оказалась в фондах крупных художественных музеев. Однако в памяти москвичей этот дом навсегда остался домом Остроухова.

В 1979 году особняк передали Государственному литературному музею. После реставрации здание было восстановлено в том виде, в каком оно существовало в конце XIX века с сохранением внутренней планировки и элементов декора. С 1987 года в Доме И.С. Остроухова ведется интенсивная выставочная деятельность.

Дом И.С. Остроухова в Трубниках — особая музейная площадка, здесь проводятся не только историко-литературные, но и художественные выставки: экспозиции, посвященные истории книжной иллюстрации, представляющие работы современных художников и собрания коллекционеров.

Среди крупных экспозиций последних лет — выставки-исследования, призванные воссоздать подлинную историю литературы советской эпохи, в которой нашлось бы место и официально признанным литературным вождям, и погубленным режимом гениям, и эмигрантам всех волн («Квартирный вопрос», «Литературные войны 1920–1930-х годов: РАПП и попутчики», «Двенадцать. Русские писатели как зеркало революции 1917 года»).

В Доме И.С. Остроухова были представлены выставки, посвященные 125-летним юбилеям выдающихся русских поэтов: А.А. Ахматовой («Раритеты коллекции Анны Ахматовой в собрании Государственного литературного музея»), Б.Л. Пастернака («Москва Бориса Пастернака в событиях и лицах»), О.Э. Мандельштама («Я скажу тебе с последней прямотой…»), М.И. Цветаевой («Душа, не знающая меры…»), В.В. Маяковского («Владимир Маяковский. Там и у нас»).