1895. aastal tuli Pärnus kokku grupp kohalikest baltisakslastest haritlasi, kes panid aluse Pärnu Muinasuurijate Seltsile. Seltsi põhikiri kinnitati 1896. aasta 17. juulil ja seltsi eesmärgiks sai Pärnu linna ja ümbruskonna ajaloo uurimine ja propageerimine. Sama, s.o. 1896. aasta 3. novembril toimus uue seltsi esimene peakoosolek, kus otsustati seltsi juurde luua ka väike muuseum. Muuseumi esimeseks asukohaks olid ruumid ühes endises pangamajas Pika tänava alguses, tänaseks hävinud linnakvartalis. Muuseumi pidanud seltsi liikmete arv kõikus 60-70 vahel, selts pidas regulaarselt ettekandekoosolekuid ning andis välja teaduslikke publikatsioone.

1909. aastal lasi linnavalitsus avalike asutuste tarbeks ümber ehitada ühe kesklinna vanadest aidahoonetest Elevandi tänaval. Kui selle kolmandal korrusel avati linnaraamatukogu siis teise korrusele rajas oma muuseumile ekspositsioonisaalid Muinasuurijate Selts.

Eesti Vabariigi perioodil jäi muuseum siiski suuresti baltisakslastest koosnenud seltsi ettevõtmiseks. Väärtuslikeks hinnatud kollektsioonid olid huvilistele väljastpoolt seltsi ringkonda küllaltki ligipääsematud. Muuseum oli avalikkusele avatud vaid kord nädalas pühapäeviti kell 12-14. Eriti just 30ndatel, kui Pärnut hakkas aina enam külastama välisturiste, asuti linnajuhtide poolt enam tähelepanu pöörama sellele, et muuseum kui piirkonna ajalugu tutvustav asutus oleks kauem avatud ja laiematele rahvahulkadele – nii suvitajatele kui kohalikele – ligipääsetavam. 1936. aastal asuti muuseumi tegevust ümber korraldama, viimaks seda laialdasematele alustele, seda läbi sihtasutuse loomise. Sihtasutuse rajamiseni siiski ei jõutud enne kui 1939. lahkusid ümberasumise korras siinne baltisaksa kogukond ja seega ka valdav osa muinasuurijate seltsi liikmetest. Loodud sihtasutus, samuti nüüd juba valdavalt eesti haritlaskonnast täiendust leidnud selts ei saanud siiski pikalt tegutseda, kuivõrd 1940. aasta juunis järgnenud nõukogude okupatsioon sulges seltsid ja riigistas muuseumi.

Muuseum ise tegutses selle juhiks määratud Elsbet Pareki juhtimisel samas linnamajas edasi, seda mõlema okupatsioonivõimu ajal. Kuni 1944. aasta 23. septembrini, mil taanduvad saksa väed süüdates ja ründav nõukogude lennuvägi pommitades hävitasid oma koostoimel nii suurema osa ajaloolisest Pärnu südalinnast kui selle keskmes paiknenud muuseumihoone.

Naasnud nõukogude okupatsioonivõimu poolt eraldati Pärnu Muuseumile ruumid Aia ja Kalevi (Rüütli) tänavate nurgal asunud kunagises kaupmehemajas, see vajas aga remonti ja kohandamist muuseumi ekspositsiooni jaoks. Samuti võttis aega sõjategevuse käigus muuseumi kogudele osaks saanud kahjude hindamine, varasemalt maale evakueeritud museaalide tagasitoomine, osaliselt nende taastamine ning kogude lõplik inventeerimine. Esimese osa püsinäituse avamiseni jõuti siin alles aasta pärast kui 1945. aasta oktoobripühadeks avati väljapanek arheoloogilistest leidudest muuseumi kogudes. 1947. aasta septembris avati osakond «Pärnu maakonna ajalugu» ja juunis 1948. maakonna loodusloo osakond. Muuseumijuhina jätkas Elsbet Parek kuni küüditamiseni 1949. aasta juunis, misjärel asus direktorina ametisse Erich Tilk. Muuseum kandis sellal ametlikult nimetust Pärnu Koduloomuuseum, erinevate haldusreformide järel ka Pärnu Oblasti Muuseum ning Pärnu Rajoonidevaheline Koduloomuuseum. Viimane jäi ametlikuks nimetuseks kuni nõukogude perioodi lõpuni.

1963. aastal asus muuseumi direktorina ametisse Omar Volmer. Ta esimeseks suuremaks ülesandeks sai muuseumihoone kapitaalne remont ja uue tervikliku ekspositsiooni kavandamine, mille nimel võttis muuseumijuhina ette ka mitmeid arheoloogilisi kaevamisi nii Pärnus kui näiteks Soontagana maalinnas. Uus ekspositsioon Miia Masso projekti järgi pea tundmatuseni ümber ehitatud muuseumihoones avati 22. septembril 1971. aastal.

Pärnu Muuseumi on pea kogu läbi tema ajaloo refräänina saatnud pidev ruumipuuduse probleem. Seda nii ekspositsioonipinna kui fondihoidlate osas. Aastatega mitmekümnekordistunud museaalide massiivi hoiustamine tekitas Aia tänava hoones aina tõsisemaid probleeme, linna poolt pakutud hoiustamisruumid erinevate hoonete keldrites ja pööningutel olid ajutise loomuga ja ei vastanud nõuetele. Juba 1980ndatel koostati projekte ja taotlusi muuseumi uue maja ja hoidlate paigutamiseks kahte vanasse aita kunagises sadamarajoonis. Eesti iseseisvuse taastamise järgseil aastail kulus uue muuseumihoone ehitamiseni veel paarkümmend aastat, enne kui 2012. aasta kevadel avati külastajaile nüüdne muuseumihoone Aida tänaval.