Hovedkontoret for Lillehammer museum er i hovedbygningen på Maihaugen.
Geir Grung og Sverre Fehn vant arkitektkonkurransen om museumsbygningen i 1949. Det var første gang etter krigen at et klart modernistisk prosjekt ble kåret til vinner i en arkitektkonkurranse. Betongbygningen med den karakteristiske horisontale linjeføringen vakte mange reaksjoner. Den dannet en sterk og provoserende kontrast til de gamle tømmerhusene i friluftsmuseet.
Høsen 1955 ble arbeidet med museumsbygningen satt i gang. I februar 1957 var det klart for innredning, men arbeidet sto stille i fire måneder på grunn av bunnskrapt kasse. Ved årsskiftet 1958/1959 var alt klart og innvielsen skjedde 8. juni 1959. Bygningen inneholdt utstillingsarealer for håndverkssamlingen og skiftende utstillinger, samt kontorer.
På 1960-, 1970- og 1980-tallet ble bygningen utvidet i flere omganger, blant annet med konsertsal, utstillingssaler, verksteder, gjenstandsmagasiner og kontor- og produksjonslokaler for NRK.
Den store utvidelsen kom imidlertid i forbindelse med de olympiske vinterleker i 1994. Da ble adkomst- og publikumsarealene bygget helt om, Maihaugsalen med 700 sitteplasser kom på plass, og det ble bygget tre nye utstillingssaler. Påbygget ble tegnet av 4B arkitekter i Oslo.
Kunstnerisk utsmykning er skifermosaikken i gulvet i vestibylen, utført av Søren Ubisch. Utvendig ble det arkitektoniske uttrykket i den opprinnelige bygningen videreført.
Lillehammer museum og Maihaugen disponerer i dag hele bygningen.