Muzeum města Brna bylo založeno v roce 1904, první expozice umístěny v prostorách dnešní Nové radnice. Nejstarší sbírkové fondy vznikly z odkazů bohatých brněnských měšťanů, z nichž nejvýznamnější byla galerie Heinricha Gomperze, která obsahovala přes 400 obrazů z evropské malby 18. a 19. století převážně rakouské a německé provenience (dnes v Moravské galerii v Brně). Po první světové válce Muzeum města Brno přišlo v rámci dislokací městských sbírek o část svých fondů (kolekce H. Gomperze), naopak získalo mnohá brunensia – převážně sbírky uměleckých řemesel a cechovní předměty. Od 30. let 20. století až do roku 1960 sídlilo muzeum v tzv. městském dvoře na Šilingrově náměstí. Zásadní zlom pro rozvoj muzea přineslo jeho přestěhování na hrad Špilberk v roce 1960. Postupný nárůst počtů kvalifikovaných odborných pracovníků i nárůst sbírkových fondů vedl posléze k založení čtyř odborných oddělení – historického, uměnovědného, archeologického a oddělení dějin architektury. Ředitel Oldřich Toman v letech 1960-1982 zaměřil sbírkotvornou a výstavní činnost muzea na dokumentaci brněnského výtvarného života ve 20. století a vytvořil dvě stálé expozice Galerie města Brna- SVU v Brně (1968) a Výtvarný život v Brně po 2. světové válce (1974). Dlouhodobá rekonstrukce Špilberku (1984-1997) zapříčinila stagnaci v činnosti Muzea města Brna, která byla překonána až v druhé polovině 90. let 20. století po částečné opravě hradu, kdy byly obnoveny jak výstavní, vzdělávací, tak publikační aktivity instituce.

Muzea města Brna, které vznikaly z odkazů bohatých brněnských měšťanů od konce 19. století, mají multikulturní charakter. Historické oddělení spravuje různorodé fondy od historických zbraní a militárií přes písemnosti a textil až po uměleckořemeslné předměty dokumentující činnost cechů a spolkovou činnost v Brně. Uměnovědné oddělení má v současné době kolem pěti tisíc obrazů a plastik, objemný fond kresby a grafiky, dále fond historického uměleckého řemesla i nové sbírky současného užitého umění. K vzácným sbírkám patří monumentální veduty zaznamenávající Obležení Brna Švédy (Hieronymus Benno Bayer-Hans Jörg Zeiser, 1645-1646), Pohled na město od východu (Jan Křitel Spiess, 1675) a Průvod božího těla (František Vavřinec Korompay, 1750). K významným darům muzeu patřily i kolekce grafických listů brněnského rytce Josefa Axmanna, sběratele Eduarda Sykory a kreslíře a rytce Františka X. Rektoříka. Z kostela svatého Jakuba koncem 19. století získalo město, posléze muzeum, vzácný soubor čtyř renesančních epitafů- votivních obrazů, většinou neznámých nizozemských malířů. K vzácným souborům patří i oltářní barokní skulptury Ondřeje Schweigla z druhé poloviny 18. století. Početně rozsáhlý je v muzejní sbírce i fond brněnských malířů – portrétistů 19. století (Johann N.Gebhardt, Josef Ignaz Weidlich, Anton Johann Ferenz a další). Z rakouské malby 19. století jsou zastoupení malíři Josef Carl Puttner, Regina Leopoldine Blau-Lang, Eduard Kasparides, František Rudolf Feilhammer a další).

Od poloviny 60. let získává muzeum akvizicemi a dary díla významných moravských a českých umělců 20. století. Vznikají fondy děl Antonína Procházky a Linky Procházkové, Jaroslava Krále, Františka Foltýna, Josefa Kubíčka, Vincence Makovského, Františka V. Süssera, Eduarda Miléna, Petra Dillingera a dalších umělců činných ve Skupině výtvarných umělců v Brně (1922-1939). Z výtvarného umění druhé poloviny 20. století jsou bohatě zastoupeni malíři - Bohumír Matal, Bohdan Lacina, Jánuš Kubíček, Pavel Navrátil, Dalibor Chatrný, Miroslav Štolfa, Miroslav Šimorda, Leonid Ochrymčuk a Petr Skácel, z grafiků Antonín Odehnal, Emannel Ranný, Jaroslav Škarohlíd a Jiří Šindler, ze sochařů František Šenk, Sylva Lacinová, Zdeněk Macháček, z umělců střední generace Petr Kvíčala, Vladimír Kokolia, Petr Veselý a další. K významným fondům Muzea města Brna patří i ojedinělý soubor brněnské meziválečné architektury, který obsahuje plánové a písemné pozůstalosti významných architektů – Bohuslava Fuchse, Jana Víška, Josefa Poláška, Emila Králíka, Jindřicha Kumpošta, Ernsta Wiesnera, Bedřicha Rozehnala a dalších.

V roce 1994 bylo Muzeum města Brna pověřeno správou jedné z významných evropských památek moderní architektury – vily Tugendhat v Brně.