После више иницијатива током прве половине 20. века Народни музеј Ваљево је основан 1951. године од стране Општине Ваљево . Прва поставка новооснованог Музеја је била смештена у Муселимовом конаку, најстаријој зради у Ваљеву, у чијем подруму су 1804. године били затворени ваљевски кнезови Алекса Ненадовиц и Илија Бирцанин, пре него што су били посецени на обали Колубаре. Поставку су цинила одељења: старина (70 експоната), НОБ-а (150) и Народне изградње (30). Сама тадасња структура Музеја указује да је примаран циљ при његовом оснивању била глорификација НОР-а и социјалистицког друства. Временом, развој музеја је допринео да објекат Муселимовог конака буде премали за потребе музејског простора, тако да је Музеј добио на корисцење јос једну (данас непостојецу) зграду која се налазила непосредно уз конак, да би се 1969. године преселио у облизњу, за музејске потребе адаптирану, зграду старе Ваљевске гимназије, подигнуте 1870. године.

Са преласком Музеја у нови објекат почео је и његов убрзани развој праћен кадровским јачањем и стручном модернизацијом, али и проширивањем Музеја отварањем његових истурених одељења.

Од самих почетака Музеја велика пазња се поклањала образовно-васпитној и културолоској функцији, а у оквиру музеолошке дјелатности постављен је темељ свим данашњим збиркама, кроз теренско-истраживачки рад, куповину, размјену или поклоне, заститу, трезорирање и документаристицку обраду збирки, као и разлиците видове експозиције. Паралелно са стандардним музеографским пословима у Народном музеју у Ваљеву се развијала и научна историографска активност, праћена издавацком делатносцу.

Убрзани струцни развој Народног музеја у Ваљеву је дово до тога да се током 70-тих и 80-тих година 20. века ова институција убрајала медју најперспективније институције ове врсте у старој Југославији, али током последње деценије трећег миленијума велика криза до које је дошло после распада Југославије, као и фактицка незаинтересованост и небрига надлежних за ову установу од изузетног знацаја, довеле су Музеј у веома теску ситуацију, која је додатно отежана последицама земљотреса који је у јесен 1998. године потресао Ваљевски крај.

Процес ревитализације Музеја отпочео је 2001, а завршио се 2007. године. У том периоду објекти музеја су детаљно реконструисани, а обезбедјене су и нове, одговарајуће, просторије за музејске депое, докуменациони центар, конзерваторску радионицу и кабинете стручних служби.

Први крупан корак у пословима намењеним публици начињен је 2004. године са отвараwес сталне поставке Сеча кнезова, у подруму Муселимовог конака, а круну процеса ревитализације институције представљало је отварање нове централне сталне поставке Трећа димензија прошлости – поглед из будућности у мају 2007. Истовремено, поред активности заштите културне баштине, опште културолоших и васпитно-образовних задатака ваљевски музеј отвара и четврти пут свога деловања – развој културног туризма.

Народни музеј Ваљево је у два наврата (2005. и 2008.) добио плакету Михаило Валтровић, коју Музејско друштво Србије додељује најбољој музејској установи у Србији у претходној години, а нова поставка је од читалаца и жирија листа напред оцењена као културни догађај године. Посебно признање је оно које спонтано дају посетиоци. Сталне поставке Народног музеја Ваљево су тренутно најпосећенији музејски простори на затвореном у Србији.