พระตำหนักเมขลารูจี อยู่ทางด้านทิศตะวันตกของพระที่นั่งพิมานจักรี ซึ่งพระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัว โปรดเกล้าฯ ให้สร้างพระตำหนักองค์น้อยขึ้นหนึ่งองค์ที่ริมคลองพญาไทตอนกลาง พระราชทานนามว่า พระตำหนักอุดมวนาภรณ์ เป็นเรือนไม้สัก ๒ ชั้น หลังคามุงกระเบื้องดินเผา ภายในมีภาพเขียนสีลายนก สวยงาม และมีสระสรง ใช้เป็นที่สรงน้ำหลังจากทรงพระเครื่องใหญ่ (ตัดผม) แล้ว และได้เสด็จมาประทับอยู่ชั่วคราว ตั้งแต่วันที่ ๒๒ สิงหาคม ๒๔๖๓ เป็นต้นมา

  ซึ่งเป็นที่ประทับแห่งแรกในพระราชวังแห่งนี้ โดยได้ใช้เป็นที่ทรงงานวางโครงการสร้างพระราชมณเฑียรสถานสำหรับประทับถาวรอีกด้วย 

      ต่อมา เมื่อการก่อสร้างพระราชมณเฑียรสถานอื่นๆ ในพระราชวังแห่งนี้แล้วเสร็จ และมีพระราชประสงค์ให้พระที่นั่งด้านตะวันออกซึ่งเชื่อมต่อกับพระที่นั่งไวกูณฐเทพยสถานใช้นามว่า พระที่นั่งอุดมวนาภรณ์ จึงได้โปรดเกล้าฯ ให้เปลี่ยนนามพระตำหนักแห่งนี้ใหม่เป็นพระตำหนักเมขลารูจี