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 згради у Ваљеву, у чијем подруму су, пре погубљена 1804. били затворени ваљевски кнезови Алекса Ненадовић и Илија Бирчанин. Поставку су чинила одељења: старина (70 експоната), НОБ-а (150) и Народне изградње (30). Сама тадашња структура Музеја указује да је примаран циљ при његовом оснивању била глорификација НОР-а и социјалистичког друштва. Временом, развој музеја је допринео да објекат Муселимовог конака буде премали за потребе музејског простора, тако да је Музеј добио на коришћење још једну (данас непостојећу) зграду која се налазила непосредно уз конак, да би се 1969. године преселио у оближњу, 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 пажња се поклањала образовно-васпитној и културолошкој функцији, а у оквиру музеолошке делатности постављен је темељ свим данашњим збиркама, кроз теренско-истраживачки рад, куповину, размену или поклоне, заштиту, трезорирање и документаристичку обраду збирки, као и различите видове експозиције. Паралелно са стандардним музеографским пословима у Народном музеју у Ваљеву се развијала и научна историографска активност, праћена издавачком делатношћу.
Убрзани стручни развој Народног музеја у Ваљеву је довео до тога да се током 70-тих и 80-тих година 20. века ова институција убрајала међу најперспективније институције ове врсте у старој Југославији, али током последње деценије трећег миленијума велика криза до које је дошло после распада Југославије, као и фактичка незаинтересованост и небрига надлежних за ову установу од изузетног значаја, довеле су Музеј у веома тешку ситуацију, која је додатно отежана последицама земљотреса који је у јесен 1998. године потресао Ваљевски крај.
Процес ревитализације Музеја отпочео је 2001.године а завршио се 2007. године. У том периоду објекти музеја су детаљно реконструисани, а обезбеђене су и нове, одговарајуће, просторије за музејске депое, документациони центар, конзерваторску радионицу и кабинете стручних служби.
Први крупан корак у пословима намењеним публици начињен је 2004. године са отварањем 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 културолошких 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.
