Der U-Bahnhof Museumsinsel befindet sich am östlichen Ende des Boulevards Unter den Linden, zwischen dem Zeughaus und dem Berliner Schloss. Ein Teil des Bahnhofs befindet sich unmittelbar südlich der Schloßbrücke unter dem Spreekanal. Der Bahnsteig liegt in rund 16 Metern Tiefe unter der Straßenoberkante. Er ist Teil der Verlängerung der U-Bahn-Linie U5 vom Alexanderplatz zum Brandenburger Tor und gehört zum Berliner Ortsteil Mitte.