История музея берёт начало в 1919 году. Как рассказала исполняющий обязанности директора учреждения Марина Лебедева, именно тогда состоялось заседание комиссии при мстёрских государственных художественно-ремесленных мастерских, которое возглавил Фёдор Александрович Модоров — уже в то время известный художник, академик живописи. На этом заседании 5 октября и был подписан протокол о создании историко-археологического музея.
Сам музей расположился в Свято-Богоявленском монастыре и назывался «Музей церковных древностей». Среди его экспонатов были в основном иконы, плащаницы, предметы церковного ритуала. Со временем музей был реорганизован в краеведческий. В стенах собора он просуществовал до 1954 года.
Между тем в 1945 году было принято постановление о создании в посёлке второго музея – художественного. Новое учреждение обосновалось в здании на центральной площади. Поначалу музей делил строение с жилым корпусом, а с 1974 года дом был полностью передан музею. С этого периода началась активная работа по масштабной реконструкции музея и формированию новой музейной экспозиции, которая завершилась лишь к апрелю 1981 года.