31 марта (по старому стилю) 1896 года музей торжественно был открыт. Фонд музея при открытии составил 3759 предметов, поступивших от 41 любителя–энтузиаста. В настоящее время фонд ЧерМО насчитывает около 500 тысяч единиц хранения.
В 1898 году специально для городского музея было построено каменное здание на Александровском проспекте (ныне пр. Луначарского, 39). В 1920 году был открыт музей местной природы имени А.И. Герцена, а городской музей стал именоваться музеем старины.
В 1927 году на базе этих двух музеев был создан музей местного края, директором которого был назначен Я.Т. Богачёв. Музей имел статус научно-исследовательского учреждения и выполнял заказы Академии наук.
В 1928 году было построено ещё одно каменное здание на пр. Луначарского, 41, в настоящее время в нём находится Историко-краеведческий музей. В 1936–37 годах музей был преобразован сначала в краеведческий опытно-показательный музей Ленинградской области, затем в Краеведческий музей Вологодской области.
В 1938 году в музее выделился художественный отдел, который с 1957 года имеет свою экспозиционную площадь.
В 1938–73 годах директором музея был Почетный гражданин Череповца, кавалер ордена Ленина, заслуженный работник культуры РСФСР К.К. Морозов. При нём музей приобрёл широкую известность, стал показательным в Вологодской области, получил звание «Лучший музей в РСФСР».
В послевоенные годы значительно выросли экспозиционные площади музея за счёт новых отделов и выставочного зала. 29 февраля 1988 года на базе краеведческого музея было создано Череповецкое музейное объединение. В настоящее время музейное объединение включает в себя ряд разнопрофильных музеев, в том числе, Усадьбу Гальских, Мемориальный дом-музей Верещагиных, Музей Александра Башлачева и другие.
Сегодня Череповецкое музейное объединение — крупный комплекс музейных экспозиций с единым собранием памятников, составляющих 1/3 музейного фонда Вологодской области. Музей организует и проводит различные по тематике экскурсии, музейные уроки, лекции.
Постоянные экспозиции дополняются временными выставками, как из фондов музея, так и из других музеев России, частных коллекций, работ художников и народных мастеров. Ежегодно проводятся научные конференции, круглые столы, издаются сборники научных статей, книги, буклеты и каталоги.
Череповецкое музейное объединение открыто к сотрудничеству в деле сохранения и популяризации истории и культуры края с образовательными учреждениями, предприятиями и коммерческими структурами.
