Первые упоминания о музее в Миасском заводе относятся к I половине XIX века, когда согласно архивным данным в здании заводоуправления одну из комнат занимал музеум. Собрание музеума состояло из большой коллекции минералов и горных пород, добывавшихся в окрестностях Миасского завода, а также палеонтологических находок, найденных местными жителями во время работ на золотых приисках.

Миасский краеведческий музей является одним из старейших музеев в Челябинской области. В 1918 году по инициативе Л. А. Кулика, заведующего метеоритным отделом геологического и минералогического музея Академии Наук, было организовано общество изучения местного края, в задачу которого входило создание музея. Членами общества краеведения были приобретены труды Уральского общества любителей естествознания (УОЛЕ), собрана коллекция минералов и горных пород, гербарии растений Ильменских гор, что послужило началом формирования фондов будущего музея. После освобождения Миасса в 1919 году от колчаковцев, культурные ценности, оставленные буржуазией при бегстве из города: картины, художественное литье, ценная мебель, чучела животных и птиц из мастерской И. Бардина по решению исполкома были переданы в распоряжение уездного отдела народного образования.

Весной 1920 года по инициативе общественности, группа краеведов во главе с заведующим городским отделом народного образования С.В. Стржешковским решили организовать музей. В течение весны, лета и осени шла напряженная работа по созданию экспозиции в здании по улице Пролетарской №1, (бывшей улице Церковной, в доме, принадлежавшему купцу Популовскому).

24 ноября 1920 года партийными и советскими органами города Миасса было принято решение об открытии музея местного края.

Коллекция музея состояла из 1195 экспонатов. Экспозиция содержала два отдела: исторический и природный. Только за первые месяцы музей посетило 4800 человек. Заведующим, созданного музея был утвержден Эммануил Иосифович Мали, сыгравший большую роль в развитии краеведения в городе, а научным сотрудником стал бывший секретарь Общества краеведения — геолог Н. И. Кураев.

Миасский краеведческий музей являлся центром краеведческой работы. Помимо существовавшего при нем общества краеведения, музей возглавлял школьную практическую работу по краеведению, был связан со всеми краеведческими музеями Урала, некоторыми музеями центральной части России. В эти годы музей принял участие в двух съездах музейных и архивных работников Урала.

В 1928 году в связи с переводом из Златоуста педагогического техникума, музей был выселен из Симоновского особняка в дом купца Жарова по ул. Свердлова. В 1934 г. музей переезжает в одноэтажное здание по улице Октябрьской, 7 — дом купца Лесина.

В течение 1934-1935 года к зданию музея для расширения площадей был сделан деревянный пристрой. При музее работала столярная мастерская по изготовлению и ремонту музейного оборудования. Благодаря неиссякаемой энергии директора И.Т. Черных были увеличены фонды музея до 7 тысяч экспонатов, возросла посещаемость до 20 тысяч человек в год. При музее заново создается научная библиотека, архив, химлаборатория.

В годы Великой Отечественной войны перед музеем встала задача по сохранению своих коллекций и пополнению их материалами, отражающими героику фронта и тыла. Все это предстояло делать в трудных условиях военного времени, когда штаты музея были сокращены, экспозиционные площади сократились на 60 %, так как на территории Миасского музея был размещен эвакуированный из Харькова проектный институт.

В послевоенный период работа музея вновь налаживается. Определяются основные направления его деятельности: научно-исследовательское, экспозиционное, научно-просветительское. Широко развертывается работа по сбору местного исторического материала, изучению и сбору экспонатов по природе края.

Большую помощь в пополнении фондов музея оказывал Ильменский государственный заповедник. Музей являлся центром, который вел работу по координации различных направлений изучения родного края, оказания научно-методической помощи школьным музеям и кружкам.

Начиная с 1960-х годов, сотрудники музея начинают проводить научно-исследовательскую работу в архивах страны. В 1961 году в результате совместной работы с сотрудниками Центрального Государственного архива древних актов были найдены уникальные документы, подтверждающие точную дату основания Миасского завода. Большую работу по сбору архивных материалов, разработке туристических и краеведческих маршрутов для школьников проделал научный сотрудник музея Петр Михайлович Шалагинов, проработавший в музее более 20 лет.

4 февраля 1960 года при музее была организована историко-краеведческая секция, которая объединила ветеранов партии, войн и труда. Энтузиасты, любители краеведы, глубоко любящие родной край, увлеченно занимающиеся изучением и пропагандой истории города и края, они внесли неоценимый вклад, пополнив фонды музея материалами по истории города. Но основным недостатком в работе музея являлась неукомплектованность научными кадрами и нехватка экспозиционных площадей.

В 1970-е годы наблюдаются положительные тенденции: повышается квалификация научных сотрудников, происходит подъем научного уровня исследований: плодотворно ведется работа в государственных архивах, пополняя недостаток фактического материала по всем периодам истории города. Дальнейшее комплектование фондов проводилось в соответствии с тематико-экспозиционными планами новой экспозиции. Для привлечения посетителей в музей, были заключены договоры с Челябинским и Чебаркульским бюро путешествий и экскурсий, со школами и предприятиями, в результате чего увеличилась посещаемость музея и достигла 50 тысяч человек в год. Основной формой массовой работы остается проведение экскурсий и чтение лекций. В среднем в год проводилось около 500 экскурсий и читалось около 70 лекций.

В январе 1988 года в музее произошла авария отопительной системы, которая нанесла музею серьезный ущерб. Музей сначала частично, а потом и полностью был закрыт. Вопрос о выделении под музей нового здания, стоящий на протяжении почти двух десятилетий, наконец-то был решен.

4 июля 1995 года музей вновь переехал в здание-особняк золотопромышленника Е. М. Симонова, где в экспозиционных залах были оформлены выставки, рассказывающие об истории края, о жизни обывателей Миасского завода: их занятиях, быте, духовной культуре, об истории золотодобычи в Миасской долине. Для посетителей была открыта научно-краеведческая библиотека с богатым фондом изданий, в том числе и дореволюционных.

В настоящее время собрание музея насчитывает 21 музейную коллекцию, в которых более 51 тысячи экспонатов. Музейные коллекции отражают все стороны социального и культурного развития Миасса и прилегающих территорий.

Большая археологическая коллекция, насчитывающая более 20000 экспонатов. Здесь собраны экспонаты, переданные археологическими экспедициями, работавшими в Миасском районе.

Богатая минералогическая коллекция, отражающая все разнообразие и богатство Ильменских гор. В этой коллекции представлены как горные породы, так и образцы поделочных и драгоценных минералов.

Коллекция художественного литья представлена образцами работ известных мастеров и художников П.К. Клодта, Е.А. Лансере, Н.Р. Баха, В.Ф. Торокина, отлитых на Кусинском и Каслинском заводах.

Коллекция документов отражает различные стороны экономического и социального развития города, начиная с основания Миасского медеплавильного завода и по настоящее время.

Издания, находящиеся в отделе редкой книги, представляют собой литературу духовного и светского содержания, энциклопедические словари, издания УОЛЕ, литературно-художественные книги из серии «Библиотека Великих писателей», книги, изданные в частных типографиях Миасского завода и современные издания. Наибольший интерес представляют два Евангелия, изданные во второй половине XVIII в., ценным источником по истории города являются летописи, которые были написаны священниками Петропавловкой церкви.

Коллекция предметов этнографии состоит из мебели, предметов домашней утвари, орудий труда, одежды различных слоев населения, типичной для миасского района. Коллекция этнографии пополнялась за счет проводимых музеем экспедиций по окрестным деревням и селам.

В музее восемь экспозиционных залов, в которых представлена история Миасса с древнейших времен. Основной акцент в экспозиции сделан на историю золотодобычи. Современная история Миасса находит отражение в выставках из фондов музея, посвященных тому или иному периоду в истории нашего города.

В настоящее время музей является не только хранилищем документов, фотографий, предметов материальной культуры, центром краеведческой работы, но и привлекательным досуговым учреждением. Помимо научно-исследовательской и экспозиционно-выставочной деятельности сотрудники музея уделяют большое внимание просветительской работе.

Информация о новых выставках, ярких мероприятиях ежемесячно появляется в различных средствах массовой информации. В течение учебного года сотрудники музея регулярно проводят лекционную работу в школах Миасского городского округа. Творческий подход к работе нашел выражение в применении новых форм и методов – театрализованные экскурсии, ролевые игры, тематические мероприятия с привлечением творческих коллективов города, такие как «Ночь в музее», «Ожившая экспозиция», краеведческие, календарные, православные, народные праздники стали визитной карточкой краеведческого музея Миасского городского округа.