Музей в Вышнем Волочке основан 7 ноября 1932 года на базе коллекций Реального училища, в которых были собраны материалы по геологии, флоре и фауне края.
С 1947 года в музее ведется книга поступлений основного фонда, осуществляется переход к профессиональной научной работе с краеведческим материалом.
В 1977 году Вышневолоцкий музей стал филиалом Тверского государственного объединенного музея. Тогда же встал вопрос о реконструкции музея, которая началась в 1983 году и затянулась на 22 года.
8 мая 2005 года музей возобновил свою работу в отреставрированных помещениях. Общая площадь музея увеличилась в 4 раза, имеются специально оборудованные фондохранилища, выставочные залы. Экспозиционная площадь составляет 1200 квадратных метров.
Для посетителей работают постоянные экспозиции:
«Вышневолоцкая водная система», «Природа Вышневолоцкого края», Картинная галерея, «Город на рубеже XIX-XX веков», «Археологические древности вышневолоцких земель», «Вышневолоцкий край в годы Великой Отечественной войны».