Královské město Pelhřimov se stalo roku 1850 správním střediskem - sídlem okresního hejtmanství a okresního soudu. Soustředění státní správy do města, které tehdy mělo 3.591 obyvatel, vytvořilo předpoklady pro jeho další politický, hospodářský a také kulturní rozvoj.

Do poslední třetiny 19. století se datují počátky vlastivědy na Pelhřimovsku. Prvním hmatatelným dokladem byly historické práce ředitele pelhřimovského reálného gymnázia Václava Petrů, z nichž nejstarší vyšla tiskem již v roce 1876. Na ně navazovaly spisy národohospodářské, uměleckohistorické a národopisné. Sběratelská činnost se rozvíjela v 90. letech 19. století. V období let 1890 - 1895 shromáždil cenný etnografický a folkloristický materiál Vladimír Charvát a +publikoval jej v knize Z českého jihu, která vyšla v Praze roku 1898. Počátkem 20. století přispívala z Pelhřimovska do časopisu Český jih Anna Šebestová-Ledecká, významná organizátorka místní Národopisné výstavy z roku 1895. Vlastivědné a historické příspěvky otiskoval též Týdeník z Českomoravské vysočiny, který začal vycházet v roce 1919. Jen o rok mladší byl vlastivědný měsíčník Vlastivědný sborník českého jihovýchodu.

Materiál, shromážděný probuzenou sběratelskou činností, byl poprvé prezentován na výstavách (1883 - Hospodářská výstava, 1895 - Národopisná výstava, 1906 -Výstava ženských ručních prací atd.).

Všechny výše uvedené skutečnosti spoluvytvářely předpoklady pro založení pelhřimovského muzea. Dalšími důležitými předpoklady byly celkový rozvoj muzeí v českých zemích a také samotný vznik muzeí v okolních městech (1875 - Havlíčkův Brod, 1878 - Tábor, 1884 - Jindřichův Hradec, 1893 - Počátky, 1895 - Humpolec, 1898 - Soběslav).

Návrh na založení muzejního spolku a muzea v Pelhřimově, podaný ředitelem reálného gymnázia Václavem Petrů, schválilo pelhřimovské obecní zastupitelstvo dne 11. září 1901. Základem muzejního fondu, který muzejní spolek spravoval a rozšiřoval, se stal materiál z Národopisné výstavy v roce 1895 a sbírka starožitností architekta Rožánka z Nových Dvorů.

Koncem roku 1907 byl z podnětu Jana Frieda, Karla Juna a JUDr. Antonína Linharta muzejní spolek reorganizován a následujícího roku byla zpřístupněna ve třech místnostech bývalého zámku pánů z Říčan první stálá expozice pelhřimovského muzea. Členové muzejního spolku se soustředili především na činnost sbírkotvornou a publikační. Nejvýznamnějšími vydavatelskými činy spolku bylo vydání monografie „Pelhřimov“ autorů Karla Polesného a Zdeňka Wirtha a vydání prvních dílů „Dějin královského města Pelhřimova a jeho okolí“ od Josefa Dobiáše.

RNDr. Jan Fried vedl veškerou muzejní agendu až do zániku muzejního spolku v roce 1951. Pravděpodobně k 1. lednu 1954 došlo k převzetí muzea do státní správy. Muzeum dostalo oficiální název Okresní vlastivědné muzeum v Pelhřimově a bylo řízeno Okresním národním výborem v Pelhřimově.

Do roku 1960 podléhalo pelhřimovské muzeum metodickému řízení Krajského muzea v Jihlavě. Po reor-ganizaci státní správy a zrušení Jihlavského kraje přešlo muzeum pod metodické řízení Jihočeského muzea v Českých Budějovicích. V souvislosti s novým ideovým pojetím muzejní práce a zejména prezentace sbírek byl už od roku 1949 vznášen na pelhřimovské muzeum požadavek na přebudování stálých expozic. S dílčími úpravami (v roce 1967 byla otevřena síň grafika, typografa a tvůrce písma Oldřicha Menharta a o rok později síň pelhřimovských literátů) přetrvala původní stálá expozice až do roku 1977.

V letech 1978 - 1981 se připravovalo otevření nové expozice v budově bývalého zámku pánů z Říčan s názvem „Vítěznou cestou KSČ“. Tato expozice byla na počátku roku 1990 zrušena z důvodu nedostatku relevantních dokumentů, odpovídajících objektivní skutečnosti. Ve Šrejnarovském domě (Masarykovo náměstí č.p. 10) byla zpřístupněna v roce 1985 druhá část stálé expozice, zaměřená na historii pelhřimovského regionu.

V roce 1991 muzeum oslavilo 90. výročí založení otevřením nové stálé expozice v zámku Říčanských, která připomíná významné osobnosti Pelhřimovska a také ve větší míře představuje sbírkový fond z depozitářů muzea. O dva roky později byla reinstalována též stálá expozice ve Šrej-narovském domě.

Počátkem roku 2003 se z bývalého Okresního muzea Pelhřimov stává, v důsledku změny územně správních celků, příspěvková organizace zřizovaná krajem Vysočina s názvem Muzeum Vysočiny Pelhřimov. V souvislosti s těmito změnami dochází i k podstatné reorganizaci ve vedení muzea i jeho struktuře. Současné vedení připravilo rozsáhlé změny stylu práce muzea jako odborné organizace a radikální změny v náplni a prezentaci stálých expozic.