«Демидовская дача» — самый молодой музей в системе музея-заповедника, его открытие состоялось 23 сентября 2013 года. Он располагается в здании, которое является единственным для Нижнего Тагила образцом частного загородного имения первой половины XIX века, изначально построенным в стиле классицизма с элементами неоготики и дополненный после реконструкции в последней трети XIX века элементами неорусского стиля.

Район, где находится эта постройка, на карте 1843 года обозначен как Матильдино предместье. Такое название району было дано в честь супруги А.Н. Демидова — принцессы Матильды де Монфор, племянницы императора Наполеона Бонапарта. Дача была построена после 1837 года, но не позднее середины 1840-х годов. Архитектор не выявлен. Первое изображение усадьбы на Генеральном плане Нижнетагильского селения Е.Бержье и А. Аллори датируется 1843 годом. При строительстве дачи был удачно использован рельеф местности: со стороны дороги дача — одноэтажная, а с трех других — имеет два этажа.

В советское время дача была отдана железнодорожникам: в разное время здесь размещались Комитет комсомола, дом отдыха, железнодорожный техникум, парк железнодорожников, детская площадка, водокачка, спортивная база, спортивные секции общества «Локомотив», городской теннисный корт.

Строительство усадьбы связано с именем выдающегося русского инженера, изобретателя, организатора и реформатора производства Фотия Ильича Швецова (1805–1855), который строил ее для себя. Ф.И. Швецов окончил Высшую горную школу в Париже. С 1828 по 1848 год служил на Нижнетагильских заводах, в том числе с 1839 по 1848 год был управляющим по технической части округа. Под его руководством строились медеплавильные цеха, внедрялись паровые машины, новые технологии изготовления железа и стали, впервые в России применена идея использования тепловой энергии и построена рельсовая дорога с паровой тягой.

Ф.И. Швецов был участником российской экспедиции А. Гумбольдта, по ходатайству которого в 1830 году получил вольную, членом Императорского минералогического общества.

Вторым владельцем дачи стал Павел Павлович Демидов (1839–1885), князь Сан-Донато, и с тех пор на долгие годы за ней закрепилось название «Демидовская дача».

Эти факты легли в основу экспозиции нового музея-усадьбы. На первом этаже «Демидовской дачи» посетители могут познакомиться с интерьером кабинета горного инженера середины XIX века. Рядом в небольшом зале размещена экспозиция по истории застройки «Демидовской дачи». На втором этаже здания — большой зал презентаций, так называемый «Демидовский зал». Его экспозиция будет представлять горнозаводчиков Демидовых, основателей нашего города, внесших огромный вклад в развитие промышленности и культуры Урала и России.