L'Aranciera era nota, nel Settecento, come Casino dei Giuochi d'Acqua per la presenza di fontane e ninfei, circondata dal Giardino del Lago con le sue spettacolari sistemazioni. Nelle sale riccamente decorate e arredate i principi Borghese organizzavano feste ed eventi mondani. 

A seguito dei gravissimi danni causati dai cannoneggiamenti del 1849, durante la difesa francese del papato contro la Repubblica Romana, l'edificio fu ricostruito liberamente ed adattato a ricovero invernale degli agrumi, perdendo così tutte le sue preziose decorazioni.

Dopo decenni di degrado ed un uso improprio ad uffici, l'Aranciera torna ad essere luogo di svago e cultura grazie ad un impegnativo restauro che lo ha trasformato in museo per accogliere la donazione permanente di opere d'arte di Carlo Bilotti, imprenditore italoamericano e collezionista di fama internazionale, costituita da dipinti, sculture e disegni. 

La donazione, di complessive ventidue opere, comprende un consistente nucleo di dipinti e sculture di Giorgio de Chirico, rappresentativo dei soggetti più famosi prodotti dall'artista tra la fine degli anni Venti e gli anni Settanta, quindi il ritratto di Carlo Bilotti eseguito dall'americano Larry Rivers, il ritratto di Tina e Lisa Bilotti realizzato nel 1981 dal maestro della Pop Art Andy Warhol, L'estate di Gino Severini ed infine il grande Cardinale in bronzo di Giacomo Manzù.

Per rendere il museo aperto a sempre nuove tematiche nel campo dell'arte contemporanea, accanto alle sala destinate all'esposizione permanente della donazione sono previsti spazi per eventi temporanei.

La realizzazione del Museo Bilotti si pone quale esperienza esemplare di collaborazione tra pubblico e privato e la nuova istituzione culturale rappresenta un ulteriore tassello del progetto di Villa Borghese quale Parco dei Musei, luogo privilegiato di incontro di arte e cultura.