Музей открыт 1 января 1919 года. В основе художественного собрания музея лежат коллекции известных русских археологов - графа А.С. Уварова и его жены П.С. Уваровой, муромских любителей и собирателей древностей И.С. Куликова, Н.Г. Добрынкина, А.Ф. Жадина. Исторические и бытовые коллекции собраны за 90 лет существования музея.
Экспозиции размещены в двух зданиях XIX века. Художественная галерея (Первомайская, 6) занимает здание бывшей городской управы. В ней представлено собрание русского и западноевропейского искусства XVII-XIX вв.: живопись, графика, мебель, фарфор. Выставочный центр расположен в особняке купцов Голубевых (Московская, 13). Здесь размещаются временные выставки и экспозиции, 2-3 одновременно. В апреле откроется новая постоянная экспозиция «Муром-град», посвященная истории и культуре древнего Мурома.
Главное здание музея - дом Зворыкиных (Первомайская, 4). Здесь родился и провел юность ученый с мировым именем, "отец телевидения", Владимир Кузьмич Зворыкин (1889-1982). С 2011 года здание закрыто для посещения в связи с реконструкцией.
С 2007 года музей находится в областном подчинении. С 1-го января 2009 года ему присвоен статус особо ценного объекта культурного наследия Владимирской области.
Раз в три года, на пасхальной неделе, в музее проводится Всероссийская научная конференция "Уваровские чтения".