Gödöllőn az ötvenes években a múzeum szervezését Heltai Miklós történelem tanár kezdte el  diákjaival. 1952-től módszeres gyűjtést végzett a történelmi szakkör tanulóival. Az általuk gyűjtött anyag nagysága 20 év alatt meghaladta a 10 000 darabot. A református templom melletti iskola egyik emeleti helységében rendeztek be egy iskolamúzeum néven működő kiállítást. Ez ekkor még leginkább az iskola tanulói számára volt látogatható.

A várossá nyilvánítás után vált szembetűnővé, hogy a településen számos intézmény, többek között a múzeum is hiányzik. Első lépésként 1972-ben a szakkör által gyűjtött anyagból nyílt meg a Helytörténeti Szoba, ekkor már a Hamvay-kúria épületében. Ez már mindenki számára elérhető volt. Ezen előkészületek után végül 1977-ben alapították meg a település Városi Helytörténeti Gyűjteményt Polónyi Péter igazgatásával. Az intézmény 1978. január 1-jén kezdte meg a működését. Elsősorban a településtörténet, a gödöllői művésztelep és a természeti környezet bemutatására vállalkozott. A múzeum egyre több helyiséget hasznosított a Hamvay- kúriában. 1981-ben nyílt meg az első állandó kiállítás a művésztelep anyagából, melyet 1984-ben követett a következő állandó kiállítás a Gödöllő környéki természeti környezet bemutatásával. Az állandó kiállítások mellett már folyamatosan rendeztek időszaki kiállításokat, jelentettek meg kiadványokat és tartottak előadásokat az intézmény munkatársai. A gyűjtemény kezdettől fogva tanácsi, később pedig önkormányzati fenntartású volt. Végük a kemény, 10 éves kitartó munka meghozta a gyümölcsét: az intézmény 1988. december 21-én múzeumi rangot kapott.

A következő nagy változás az ezredforduló tájékán érkezett el a múzeum életében. 1998 és 2000 között a Hamvay-kúria épülete teljes körű felújításon esett át. Ennek során a múzeum területe két és félszeresére növekedett, különvált a kiállítótér és a múzeumi háttérmunka. A felújítás után a múzeum 2000. március 15-én öt állandó kiállítással nyitotta meg a kapuit. Az intézmény 2001-ben elnyerte az év múzeuma kitüntető címet. 2016 és 2019 között a múzeum állandó kiállításai részben állami, részben önkormányzati támogatással megújultak, korszerűbbek lettek. Jelenleg területi múzeum besorolással, a gödöllői művésztelep területén országos gyűjtőkörrel működik az intézmény.