Датой основания музея считается 1897 год, когда члены Международного геологического конгресса, проходившего на Урале «осматривали заводской музей минеральных пород и каслинского фигурного литья, столь прославленного на рынке сбыта». К началу XX века была уже собрана богатая коллекция, однако, пожар в 1921 г. нанёс большой урон коллекции. До 1979 г. являлся музеем на общественных началах. С 1979 г. — государственное, а с 1999 г. — муниципальное учреждение.

Основной музейный фонд составляет 8 099 экспонатов, научно-вспомогательный — 5 600 экспонатов. Имеются интересные коллекции каслинского литья, живописи, самоваров, фотографий и редкой книги. Более 10 лет музей не имеет постоянных выставок, так как лишён экспозиционных площадей. Однако продолжает свою основную деятельность: в здании Прогимназии проходят «Музейные сезоны» (временные выставки, экскурсии, занятия), музей организует выездные выставки, уроки и лекции, проводит конкурсы, детские праздники, экскурсии по городу, издаёт книги.