کاخ موزه سبز شاید جالب ترین و دیدنی ترین کاخ مجموعه باشد که گوشه ای از تاریخ و معماری ایران را به شما نمایش می دهد. بنایی قدیمی که بر بلندترین نقطه مجموعه سعدآباد قرار گرفته و اولین قطعه از زمین‌هایی است که پهلوی اول خریداری کرده است. زمینی با بنائی نیمه تمام متعلق به علیخان والی که با تصمیم او برای ساخت یک کاخ ییلاقی پس از چندین سال تبدیل به قصر سنگی کاخ سبز شد. علیخان یکی از زمینداران سرشناس آن زمان بود و تپه ای كه این كاخ روی آن بنا شده به نام او به "تپه علیخان" معروف است.
این کاخ که تاریخ اتمام ساخت آن بین سال‌های 1300 الی 1308 است، توسط میرزا جعفر کاشی ملقب به معمار باشی ساخته شد و در زمان پهلوی دوم پس از بازسازی و مرمت زیر زمین آن به کاخ شهوند معروف شد.
