Pomysłodawcą utworzenia instytucji muzealnej w Lublinie był wybitny etnograf i językoznawca Hieronim Łopaciński (1860–1906). Z jego inicjatywy w 1901 roku w Lublinie zostały zorganizowane dwie wystawy, które stanowiły zaczątek przyszłego muzeum. Pierwsza z nich, eksponowana w gmachu podominikańskim, była poświęcona przedmiotom sztuki i starożytnościom. Łopaciński był autorem zarówno programu, jak i katalogu tejże wystawy, ale to dzięki pomocy osób prywatnych oraz instytucji lubelskich zebrano aż 4000 eksponatów – rycin, wyrobów rzemiosła artystycznego, rzeźb, dokumentów (druków i rękopisów), zabytków archeologicznych, numizmatów, militariów, map. Druga wystawa, rolniczo-przemysłowa, miała specjalnie wydzielony dział ludoznawczy, gdzie prezentowano między innymi modele chat, stroje ludowe, rękodzieło. Łopaciński zamierzał przynajmniej część eksponatów zebranych na potrzeby tych wystaw potraktować jako zalążek muzeum o charakterze rolniczo-przemysłowym.
W 1905 roku z inicjatywy Łopacińskiego przy Lubelskim Towarzystwie Rolniczym utworzono Komitet Założycielski Muzeum.
Po nagłej śmierci Hieronima Łopacińskiego znaleźli się kontynuatorzy jego wzniosłej myśli. Cenne zbiory przekazało wiele towarzystw naukowych oraz osób poważanych w Lublinie. 12 grudnia 1906 roku nastąpiło uroczyste otwarcie Muzeum.
W kolejnych latach eksponatów przybywało. W roku 1914 powołano Towarzystwo pod nazwą „Muzeum Lubelskie”, którego celem statutowym stała się opieka nad Muzeum, gromadzenie zbiorów, ich naukowe opracowanie i udostępnianie, a także popularyzowanie nauki i sztuki. Głównym organizatorem był Szymon Tadeusz Piotrowski, który z własnych środków zakupił ponad 350 obiektów. W czerwcu tego roku za sumę 53 000 rubli zakupiono też posesję przy ulicy Namiestnikowskiej z gmachami popijarskimi (obecnie ulica Narutowicza 4).
Pierwsza wojna światowa nie przerwała prac przy organizacji Muzeum. Wyremontowano budynki, porządkowano zbiory, w 1918 roku, natychmiast po zakończeniu wojny, przystąpiono do przygotowywania nowych ekspozycji.
Muzeum Lubelskie przejęło zbiory Wacława Lasockiego z dawnego Muzeum Ziem Położonych między Wisłą a Bugiem w Nałęczowie.
Towarzystwo zdecydowało się na zatrudnienie kustosza zbiorów, Mariana Trzebińskiego, artystę malarza z Warszawy.
Uroczyste otwarcie Muzeum w nowej siedzibie nastąpiło 18 lutego 1923 roku. Na parterze znajdowało się lapidarium, zabytki archeologiczne, pamiątki związane z historią Lubelszczyzny, numizmaty, broń, świeczniki, lichtarze, kolekcja XIX-wiecznych fajek, zabytki z terenu Lublina, pamiątki powstań 1831 i 1863 roku, wojny światowej oraz obrazy batalistyczne. Na pierwszym piętrze umieszczono galerię dawnego malarstwa polskiego i obcego, zbiór sztychów angielskich, meble, porcelanę, medale oraz malarstwo współczesne.
W latach 1929–1939 zorganizowano wystawę etnograficzną i geologiczną, a także bibliotekę i czytelnię, wprowadzono kartkowy katalog zbiorów, sporządzono inwentarze poszczególnych kategorii zabytków – mebli, map i planów, pamiątek historycznych, ceramiki polskiej i obcej, grafiki, numizmatyki, broni i mundurów, obrazów i rzeźb, etnografii, zoologii, botaniki, geologii, etnografii obcej, fotografii, rysunków, a także skatalogowano księgozbiór. W 1934 roku opracowano statut Muzeum Lubelskiego. Dokument podkreślał regionalny charakter zbiorów. Powołano także Radę Muzealną, sprawującą opiekę nad instytucją. Tuż przed II wojną światową spisano zbiory w księgach inwentarzowych, obejmujących działy: archeologii, etnografii, sztuki, historii i przyrody. Muzeum Lubelskie posiadało wówczas około 14 000 eksponatów.
Bombardowanie Lublina 9 września 1939 roku spowodowało w Muzeum ogromne zniszczenia. Część gmachu legła w gruzach, przepadła cenna kolekcja ptaków i inne zbiory przyrodnicze, dokumenty i metryki muzealne. Już pod koniec września okupacyjne władze niemieckie zabrały klucze do sal muzealnych i magazynów. Erwin Rychter i Karl J. Ludwig, który został stałym „opiekunem” zbiorów, rozpoczęli systematyczne uszczuplanie zasobów Muzeum Lubelskiego. Urzędnicy niemieccy wynosili z wystaw i magazynów cenniejsze eksponaty – obrazy, rzeźby, meble, porcelanę, szkło, zegary, numizmaty. Zniknęło 18 skrzyń, w których przechowywano depozyty. W 1940 roku w gmachu Muzeum Niemcy zorganizowali magazyn muzealny, gdzie gromadzono resztki lubelskich zbiorów oraz zrabowane zabytki zwiezione ze wschodniej Polski.
28 lipca 1944 roku Polski Komitet Wyzwolenia Narodowego dyrektorem Muzeum mianował Wiktora Ziółkowskiego. Pod jego kierownictwem pracownicy przystąpili do inwentaryzacji ocalałych zbiorów i rejestracji strat. Pierwszą wystawę – etnograficzną – zorganizowano dopiero w październiku 1946 roku, uroczyste otwarcie stałych ekspozycji w gmachu przy ulicy Narutowicza 4 nastąpiło 30 października 1949 roku.
1 stycznia 1950 roku Muzeum Lubelskie upaństwowiono, rok później zmieniono jego nazwę na Muzeum Okręgowe. Stopniowo przybywało zakupionych i podarowanych eksponatów. Tuż przed upaństwowieniem instytucja zatrudniała 8 pracowników, a zbiory liczyły 5219 obiektów.
W 1950 roku do struktury Muzeum włączono pierwszy oddział zamiejscowy – powstałe w 1928 roku Muzeum Stefana Żeromskiego w Nałęczowie. Mieści się ono w chacie Żeromskiego, która pełniła funkcję pracowni pisarza, zbudowanej w 1905 roku w stylu zakopiańskim przez Jana Koszczyc-Witkiewicza. Placówka do dziś opiekuje się pamiątkami po Żeromskim oraz dokumentuje ślady jego działalności społeczno-kulturalnej w Nałęczowie.
Powołano Dział Archeologii gromadzący zbiory niemal od podstaw, drogą badań terenowych, na terenie Lublina i Lubelszczyzny.
Muzeum przeprowadziło się do siedziby na zamku lubelskim, tracąc jednocześnie nieruchomość przy ulicy Narutowicza. Początkowo pomieszczenia dzieliło z Wojewódzkim Domem Kultury, by po 20 latach stać się jedynym gospodarzem zamku.
21 lipca nastąpiło oficjalne otwarcie siedziby Muzeum na zamku.
W południowym skrzydle zorganizowano cztery wystawy stałe: Lubelszczyzna na Tle Historii Powszechnej i Starożytnej Polski, Galeria Malarstwa Polskiego XV–XX Wieku, Sztuka Ludowa Lubelszczyzny i Rzemiosło oraz Przemysł Artystyczny XVII–XIX Wieku. Pozyskano cenne depozyty z Muzeum Narodowego w Warszawie (m.in. Unię lubelską Jana Matejki), zakupiono wiele dzieł ze środków państwowych, gromadzono zabytki archeologiczne i etnograficzne pochodzące z własnych badań terenowych.
Z Działu Sztuki wydzielono Gabinet Numizmatyczny.
Powstała Pracownia Konserwacji Zabytków oraz Dział Naukowo-Oświatowy, który pełnił funkcje przewodnickie oraz prowadził edukację kulturalną skierowaną do mieszkańców miasta i regionu.
Powołano Dział Historyczny, który cztery lata później przekształcił się w pierwszy oddział miejscowy Muzeum Okręgowego z siedzibą w zaadaptowanej na cele muzealne Bramie Krakowskiej (od 1979 roku Oddział Historii Miasta Lublina).
Utworzono drugi zamiejscowy oddział literacko-biograficzny – Muzeum Bolesława Prusa w Nałęczowie z siedzibą w Pałacu Małachowskich.
Ukazał się pierwszy numer rocznika „Studia i Materiały Lubelskie”, w którym pracownicy Muzeum oraz autorzy spoza instytucji publikują wyniki swoich badań. Do roku 2020 ukazały się 22 tomy.
Powołano dwa muzea regionalne – w Łęcznej i Lubartowie.
Pierwsze z nich, zajmujące XVII-wieczną synagogę, początkowo zaplanowane jako muzeum Lubelskiego Zagłębia Węglowego, szybko przybrało charakter interdyscyplinarny, gromadząc pamiątki historyczne, archeologiczne, etnograficzne oraz przyrodnicze związane z dziejami Łęcznej i jej wielokulturową tradycją. Zostało zamknięte w 2014 roku, zbiory trafiły do Muzeum Lubelskiego.
Muzeum Regionalne w Lubartowie mieściło się w XIX-wiecznym dworku i dokumentowało historię, sztukę ludową oraz tradycje Lubartowa i ziemi lubartowskiej, zbierając między innymi wyroby fajansarni założonej w 1840 roku przez Łubieńskich.
Powołano drugi oddział miejscowy Muzeum – Oddział Literacki im. Józefa Czechowicza. Początkowo mieścił się w budynku dawnego klasztoru przy ulicy Narutowicza 10, obecnie jego siedzibą jest kamienica przy ulicy Złotej 3.
Na potrzeby Muzeum Okręgowego w Lublinie przekazano wszystkie pomieszczenia zamku. Otwarto stałe wystawy malarstwa, sztuki zdobniczej, uzbrojenia, archeologiczną, etnograficzną i numizmatyczną.
Z Działu Sztuki wyodrębniono Gabinet Rycin i Dział Militariów.
Utworzono Muzeum Regionalne w Kraśniku, posiadające bogate zbiory z dziedziny etnografii, archeologii oraz historii miasta i regionu. Jego filia, pod nazwą Muzeum 24. Pułku Ułanów, jest jedynym w Polsce muzeum poświęconym w całości historii, organizacji, uzbrojeniu, umundurowaniu i udziałowi w kampaniach wojennych pułku polskiej kawalerii. Słynny 24. Pułk Ułanów w okresie międzywojennym stacjonował w Kraśniku, walczył w kampanii wrześniowej, w 1940 roku w obronie Francji, w latach 1944–1945 na froncie zachodnim w składzie 10. Brygady, a później 1. Dywizji Pancernej dowodzonej przez generała Stanisława Maczka.
Z inicjatywy byłych więźniów politycznych hitlerowskiego więzienia na zamku w 1979 roku powołano trzeci oddział miejscowy – Odział Martyrologii „Pod Zegarem”, w budynku przy ulicy Uniwersyteckiej 1, gdzie w latach okupacji mieścił się areszt śledczy gestapo.
Otwarto czwarty oddział miejscowy – Oddział Dworek Wincentego Pola przy ulicy Kalinowszczyzna 13. Siedzibą jest XVIII-wieczny dworek, należący niegdyś do rodziny Polów.
Od lat 80. XX wieku Muzeum intensywnie rozwija działalność wystawienniczą, badawczą, wydawniczą oraz edukacyjną.
Instytucja powróciła do dawnej nazwy – Muzeum Lubelskie.
W ramach obchodów 90-lecia Muzeum zaprezentowano trzy nowe galerie malarstwa – Malarstwo Polskie XVII–XIX Wieku, Malarstwo Obce XVII–XVIII Wieku oraz Malarstwo Historyczne i Batalistyczne. Zwiedzającym udostępniono kaplicę Trójcy Świętej.
W 1998 roku Muzeum Lubelskie zostało wpisane do Państwowego Rejestru Muzeów. W roku 2000 otworzono Galerię Malarstwa XX Wieku oraz część stałej ekspozycji etnograficznej, a rok później wystawę stałą Monety i Medale Polskie X–XX Wieku. W 2001 roku Muzeum otrzymało także honorowy tytuł Ambasadora Województwa Lubelskiego.
Zakończono remont zabudowań na wzgórzu zamkowym oraz Bramy Krakowskiej. Powstała wystawa archeologiczna Śladami Przeszłości. Najdawniejsze Dzieje Ziemi Lubelskiej, która jest największą wystawą o tej tematyce na Lubelszczyźnie i pierwszą z wykorzystaniem multimediów.
Panel międzynarodowych ekspertów przyznał Miastu Lublin Znak Dziedzictwa Europejskiego za zabytki będące świadkami zawarcia unii lubelskiej: kaplicę Trójcy Świętej na zamku lubelskim, gdzie obradował sejm unijny, zawarto i zaprzysiężono unię, zespół klasztorny oo. Dominikanów i pomnik Unii Lubelskiej na placu Litewskim.
Prace na zamku lubelskim objęły gruntowną przebudowę skrzydła północnego, a także modernizację w częściach skrzydła południowego i zachodniego. Powstały nowoczesne wystawy stałe: Trybunał Koronny w Lublinie, Galeria Malarstwa Polskiego XIX i XX Wieku, gdzie jest wyeksponowany obraz Unia lubelska Jana Matejki, Grupa „Zamek” i Awangarda oraz Galeria Malarstwa Cerkiewnego, Galeria im. Ireny Hochman i Tadeusza Mysłowskiego, a także nowa przestrzeń przeznaczona na wystawy czasowe. Nowo powstałe ekspozycje są nowoczesne i wykorzystują multimedia, które pozwalają na ich pełniejszy odbiór.
15 maja 2020 roku Muzeum Lubelskie decyzją Ministra Kultury i Dziedzictwa Narodowego zostało podniesione do rangi Muzeum Narodowego.
Muzeum Lubelskie jest laureatem ponad 30 nagród i wyróżnień, w tym trzech pierwszych nagród Ministra Kultury i Dziedzictwa Narodowego w konkursie na Wydarzenie Muzealne Roku.
