Wtedy to władze samorządowe śląskiego Bielska i galicyjskiej Białej powołały do życia dwa odrębne muzea. Starszym było Muzeum Miejskie w Białej utworzone z inicjatywy profesora bielskiego gimnazjum Erwina Hanslika uchwałą Rady Miejskiej z 19 grudnia 1902 roku. W tym samym czasie na forum Rady Miejskiej sąsiedniego Bielska z podobną inicjatywą wystąpił tamtejszy pastor ewangelicki dr Artur Schmidt.

Na jego wniosek w następnych miesiącach zorganizowano w Bielsku, Białej i okolicy w 1903 roku wielką akcję zbierania pamiątek o wartości muzealnej. Jej rezultat pokazano w czerwcu 1903 roku na bielskiej Strzelnicy (obecnie BCK) jako wystawę miejscowych starożytności. W kilka miesięcy później bielska Rada Miejska powołała do życia Muzeum Miejskie w Bielsku. Upłynęło jednak nieco czasu, nim oba muzea udostępniono dla zwiedzających.

Muzeum w Białej otwarto 3 grudnia 1904 roku. Zajmowało ono cztery lokale w południowym skrzydle pierwszego piętra Ratusza, sąsiadując z pokojami Towarzystwa Obywatelskiego. Funkcjonowało tutaj do 1920 roku, kiedy to jego działalność zawieszono, eksponaty zmagazynowano w jednym pomieszczeniu, a lokal przeznaczono do innych celów.

Muzeum otwarto ponownie dopiero w 1932 roku, tym razem w suterenach budowli, gdzie działało do wybuchu II wojny światowej, kiedy zostało zamknięte. Długoletnimi jego opiekunami byli dyrektor katolickiej szkoły ludowej Franciszek Farny i emerytowany naczelnik Komunalnej Kasy Oszczędności Wilhelm Kroczek.

Muzeum w Bielsku otwarto dla publiczności 25 lutego 1906 roku w budynku tzw. Starego Ratusza przy Rynku 9, gdzie funkcjonowało bez przerwy aż do 1941 roku. Dzięki staraniom jego kustosza, mistrza kominiarskiego Edwarda Schnacka, w okresie międzywojennym ekspozycję znacznie rozbudowano.

Od 1931 roku zajmowała osiem sal na drugim piętrze budowli i jedno niewielkie pomieszczenie na piętrze trzecim, pewna część eksponatów zdobiła też korytarz i klatkę schodową. Było to wówczas jedno z większych muzeów typu regionalnego w Polsce, trzecie na Śląsku, po placówkach działających w Katowicach i Cieszynie.

W 1941 roku hitlerowskie władze okupacyjne połączyły obydwa muzea miejskie w tzw. Heimatmuseum, które zostało ulokowane w Białej, w dawnym domu cechowym przy placu Wolności 7. Dotrwało ono tam do końca II wojny światowej.

W 1945 roku zadecydowano o reaktywowaniu działalności Muzeum. Tworzeniem placówki, ulokowanej w Zamku książąt Sułkowskich, zajął się Stanisław Oczko i kierował nią do 1980 roku. Muzeum Miejskie w Bielsku otwarto dla publiczności 14 lutego 1947 roku, jednak już w 1950 roku upaństwowiono je i podporządkowano Muzeum Górnośląskiemu w Bytomiu.

Pełną samodzielność placówka odzyskała w 1963 roku, a po utworzeniu województwa bielskiego w 1975 roku została przeobrażona w Muzeum Okręgowe w Bielsku-Białej. Od lat siedemdziesiątych XX wieku przybywały oddziały terenowe: Muzeum Juliana Fałata (1973), Muzeum Techniki Włókienniczej (1979), nazwane później Muzeum Techniki i Włókiennictwa, Muzeum Emila Zegadłowicza (1980-1993), Muzeum w Kętach (1981-2000) oraz Muzeum Dom Tkacza (1992). Od początku 2001 roku Muzeum nosiło nazwę Muzeum w Bielsku-Białej z siedzibą główną w zamku oraz oddziałami Muzeum Techniki i Włókiennictwa, Willą Juliana Fałata i Domem Tkacza. Pod koniec 2013 roku nazwy te zmieniono na: Muzeum Historyczne w Bielsku-Białej, Stara Fabryka, Fałatówka i Dom Tkacza.