Интерес к памятникам Куликова поля возник уже в начале XIX в. Начало изучения связано с именем сенатора С.Д. Нечаева (1792-1860), предпринявшего попытку натурного исследования места битвы и ее привязки к реальной местности, собравшего коллекцию находок на месте сражения и основавшего в своей усадьбе Полибино первый музей Куликовской битвы.

Во 2-й половине столетия начинается процесс целенаправленной мемориализации памятного места. Храм Сергия Радонежского после 1917 г. находился в ведении Сергиевской женской общины, на него была выдана охранная грамота Председателя коллегии по делам музеев и охране памятников. Однако постепенно храмы Сергия Радонежского и Рождества Богородицы, как и поле в целом, находясь без должного надзора и охраны, приходили в упадок. В 1940 г. храм был закрыт для богослужений. К 1950-м гг. от Сергиевского храма сохранились только стены.

Первые меры по охране памятников Куликова поля местные власти начали принимать в 1950-е гг. В 1956 г. Тульский областной совет депутатов трудящихся по распоряжению Совмина РСФСР принимает решение о благоустройстве Красного холма, начинается и реставрация храма Сергия Радонежского. Однако состояние территории к 1960-м гг. оценивалось как бедственное. В 1960-е гг. делаются первые шаги по музеефикации: возле памятников на Красном холме появился сторож, по воскресным дням проводились экскурсии силами местных энтузиастов-краеведов, затем построено жилье для постоянного смотрителя и экскурсовода, возле храма был установлен стенд со схемой сражения и аннотацией. С 1966 г. на поле числится филиал Тульского областного музея, разместившийся в маленьком домике. Вопрос о реставрации памятников Куликова поля вновь был поставлен в 1967 г., проектно-сметная документация была составлена архитекторами Центрального реставрационного управления (Москва). После окончания реставрации южной башни в ней разместилась выставка, посвященная Куликовской битве.

В 1969 г. Тульский областной совет принял решение "Об утверждении границ охранной зоны и зоны регулирования застройки Куликова Поля", в 1974 г. Постановление об охране Куликова поля как памятника республиканского значения было принято на федеральном уровне Совмином РСФСР.

В 1978-80 гг., при подготовке к празднованию 600-летия Куликовской битвы, проведены масштабные работы по реставрации и музеефикации памятников, благоустройству Красного холма, устройству дорог, реставрации мемориальной колонны-памятника Дмитрию Донскому, храма-памятника Сергия Радонежского, церкви в селе Монастырщина. В интерьере храма Сергия Радонежского в августе 1980 г. был открыт филиал Тульского областного краеведческого музея. Экспозиция была построена с использованием голографии, гальванокопий, светозвуковой карты и др. современных экспозиционных средств (авторы научного проекта О.Л. Горохова, В.О. Старостина, М.В. Фехнер, А.И. Шкурко, художественного решения Я.Н. Грачев, В.П. Явшиц). Для экспозиции были выполнены специальные произведения изобразительного искусства, реконструкции комплектов вооружения воинов, имеющие характерные для XIV в. боевые качества. Музей в храме Сергия Радонежского был открыт 9 августа 1980 г. В отреставрированной церкви Рождества Богородицы с. Монастырщина (архитекторы-реставраторы А.В. Воробьев, О.В. Череватая) была смонтирована выставка произведений литературы и искусства, посвященных Куликовской битве. С 1990 г. ежегодно проходит поминовение воинов, павших за Отечество во все времена.

В настоящее время музеем-заповедником проводится работа по восстановлению ландшафтов, представляющих особую ценность как памятники природы и истории: "Зеленой дубравы", в которой, согласно "Сказанию о Мамаевом побоище", скрывался засадный полк, сыгравший решающую роль в победе русских войск, участков ковыльных степей. Ежегодно на территории заповедника ведутся археологические раскопки, позволяющие уточнить наши представления об этой эпохе. Найденные при раскопках памятники материальной культуры используются в экспозициях Куликова поля и находящегося в г. Тула филиала — музейно-выставочного центра "Тульские древности". В настоящее время историко-архитектурный комплекс на Красном холме включает музейную экспозицию в интерьере храма-памятника, памятники Красного холма, смотровую площадку с картой-схемой битвы. В 2003 г. открыта новая экспозиция в храме Сергия Радонежского, который сегодня находится в совместном использовании музея-заповедника и Троице-Сергиевой лавры.

В настоящее время разрабатывается концепция перспективного развития музея-заповедника с расширением территории до 11 тыс. га, созданием музейного комплекса в пос. Епифань.