El edificio en donde se aloja funcionó en sus inicios como presidio y fuerte militar; fue construido alrededor de 1576 por órdenes del virrey Martín Enríquez de Almanza y reconstruido a finales del siglo XVI por Luis Carbajal y de la Cueva. El inmueble fue remodelado en 1990 y desde su fundación como museo, el 9 agosto de 1991, exhibe una colección de piezas que abarcan desde el periodo prehistórico hasta la época de la Reforma; entre ellas se encuentra una serie de grabados y objetos relacionados con los diversos grupos humanos que poblaron la Sierra Gorda.
Cuenta con módulos de exhibición, librería, sala audiovisual, sala de exposiciones temporales, centro de documentación, biblioteca y hemeroteca. Organiza actividades didácticas, ecológicas y de promoción cultural.
