Музей был открыт 5 мая 1924 года на основе минералогической коллекции краеведа-подвижника И. Я. Стяжкина. В 1959 году после строительства еще двух зданий образовался музейный комплекс.

Гордостью музея является артиллерийская коллекция из образцов изделий Каменского завода, начиная с 1733 года; документы по ранней истории города (17-18 века); собрание фотографий известных уральских фотографов В. Л. Метенкова, Н. А. Терехова и фотографа Каменского завода И. А. Соколова.