Редкое по своей целостности, собрание архитектурной графики характеризует строительную и хозяйственную деятельность графов Шереметевых во второй половине XVIII – начале XX вв. Коллекция включает девятьсот проектных, рабочих, фиксационных чертежей городских и усадебных построек, планы парков, отдельных поселений и местностей.

Особое значение имеют листы, отражающие историю проектирования и строительства дворца-театра в Останкине (1792 – 1799), который создавался при участии архитекторов Ф. Казие (проект не реализован), Ф. Кампорези, В. Бренны, Дж. Кваренги (авторы проектов); К. Бланка, Е.С. Назарова (консультанты, наблюдавшие за работами), крепостных А.Ф. Миронова, Г.Е. Дикушина, П.И. Аргунова (непосредственные исполнители, перерабатывавшие присланные из Санкт-Петербурга проекты под наблюдением заказчика – гр. Н.П. Шереметева).

Сохранившийся архитектурно-графический материал тесно связан с имеющимися архивными документами. Почти каждое повеление Н.П. Шереметева к управителям и их отписки по вопросам строительства можно проиллюстрировать имеющимися в музейном фонде чертежами. И, наоборот, большинство чертежей связаны с документами, которые позволяют правильно читать их и датировать с точностью до месяца и дня. Немало листов имеют на полях пометки и даже пространные тексты, написанные собственноручно Н.П. Шереметевым.

Безусловный интерес представляют также проекты неосуществленного Большого и Красивого дома на Никольской улице в Москве. В начале 1790-х гг. Н.П. Шереметевым к работе над этим проектом были приглашены не только ведущие русские архитекторы (Дж. Кваренги, Е.С. Назаров, К. Эруа, Ф. Кампорези (?) и др.), но и зарубежные. Среди последних были, например, римский архитектор Р. Стерн (впоследствии придворный архитектор папы Пия VII) и шведский архитектор французского происхождения Ж.-Л. Депре.

В собрании хранятся чертежи и планы других шереметевских владений: подмосковных усадеб Кусково, Марково, Остафьево, петербургских имений Вознесенское, Шампетр, городских домов в Москве, Петербурге, Павловске, Гатчине.

Среди чертежей, относящихся к XIX столетию, вызывают интерес листы, подписанные академиком Н.В. Султановым, в 1876 – 1878 гг. занимавшимся «восстановлением» дворца и реставрацией церкви Живоначальной Троицы в Останкине.

Отдельную часть коллекции (более 1000 ед. хр.) составляет научно-вспомогательный фонд – обмеры и фиксационные рисунки, созданные советскими архитекторами и реставраторами в 1940 – 1970-х гг. (В.Д. Квасовым, Тамонькиным и др.). Точные обмеры многих, в том числе труднодоступных, мест дворца (трюм театра, верхнее машинное отделение театра и др.), являются ценнейшим материалом для архитекторов, ведущих реставрацию памятника.