Muzeum powstało w 1936 roku jako Muzeum Dawnej Warszawy, oddział Muzeum Narodowego.

Placówka objęła opieką zbiory varsavianistyczne, a jej siedzibą stały się zakupione przez magistrat w latach 1937 - 1938 trzy kamienice przy Rynku Starego Miasta: Baryczkowska, Kleinpoldowska i „Pod Murzynkiem”. Idea zabezpieczania świadectw przeszłości Warszawy narodziła się w końcu XVIII w., za czasów króla Stanisława Augusta. W XIX w.

Dzisiaj Muzeum Historyczne m.st. Warszawy, oprócz siedziby w staromiejskich kamieniczkach, posiada także swoje oddziały: Muzeum Drukarstwa Warszawskiego, Muzeum Farmacji im. Antoniny Leśniewskiej, Muzeum Woli, Muzeum – Miejsce Pamięci Palmiry, Ośrodek Dokumentacji i Badań KORCZAKIANUM, Muzeum Warszawskie Pragi (w organizacji), Muzeum Ordynariatu Polowego.

Muzeum prowadzi rozbudowaną działalność naukowo-wydawniczą i wystawienniczą, dysponuje własnymi pracowniami konserwatorskimi, proponuje szeroką ofertę edukacyjną oraz popularyzatorską. W muzeum działa kino, organizujące seanse filmów o Warszawie, a także biblioteka, specjalizująca się w varsavianach.