Музей был образован в 1894 году, а открыт 5 апреля 1895 года. Он размещён в доме бывшего Гостиного двора, здание сооружено из уникальных конструкций. Базу музея составила частная коллекция А.Ф. Лихачёва, историка, коллекционера, археолога, а также предметы научно-промышленной выставки 1890 года.
Коллекции формировались под руководством учёных: Н.Ф. Высоцкого, А.А. Штукенберга, П.И. Кротова и других. Фонды музея бурно развивались, благодаря казанским коллекционерам: И.Ф. Лихачёву, Ф.А. Лихачёву, Г. Галееву и прочим. На сегодняшний день, в музее более 800 тысяч объектов хранения. Они полностью раскрывают краеведческую тематику, имеют очень важное значение для исследования природы, истории народов России и мира.
Наиболее ценными экспонатами являются булгарская коллекция А.Ф. Лихачева, античные коллекции, коллекции египетские, золотых монет, рукописных книг, личных вещей деятелей татарской литературы. В 2001 году во все направления деятельности музея стали вводиться информационные технологии.