El Museo de Teruel fue creado, después de diversas iniciativas fallidas, en 1956, aunque no abriría sus salas de forma permanente hasta 1959. Ocupó inicialmente parte del denominado Palacio de Archivos, Bibliotecas y Museos (Casa de la Cultura), donde dispuso de hasta tres salas de exposición (arqueología, cerámica de Teruel y arte popular) junto a un pequeño almacén y un precario taller de restauración.
En 1977 se inauguró la sección de Artes Populares en los bajos del Palacio de la Diputación Provincial, que fue clausurada en 1983, y ese mismo año se instaló una nueva sección, denominada Museo del Juguete, en el Torreón de Ambeles, que estuvo abierto hasta 1986.
En marzo de 1987 se inauguró la nueva sede del Museo, en la Casa de la Comunidad, concentrando todas sus secciones y colecciones en el mismo edificio. El nuevo museo contaba además con salas de exposiciones temporales, salón de actos, biblioteca, laboratorio de restauración, laboratorio fotográfico y dependencias técnicas y administrativas.
En 1989 se inició un proceso de renovación y modernización que se plasmó, especialmente, en la política de exposiciones temporales sobre arte contemporáneo, sin abandonar el elemento más característico del Museo de Teruel desde sus orígenes: la investigación, conservación y divulgación del patrimonio arqueológico. A estas iniciativas, se sumaron las actividades de divulgación de los aspectos más relevantes de las formas de vida tradicionales en la provincia de Teruel.
En 2005 y 2006 se definieron las bases para la ampliación del Museo tras la adquisición por parte de la Diputación Provincial del Palacio del Marqués de Tosos y los solares adyacentes. Vinculado a este proyecto, en 2012 y 2013 se llevó a cabo una intervención de modernización y renovación de los espacios públicos del museo en la Casa de la Comunidad, y en 2015 se construyó un nuevo almacén de bienes culturales que solucionó un problema endémico desde la creación del Museo.
Ese mismo año se iniciaron las obras de ampliación mediante la consolidación y restauración del Palacio del Marqués de Tosos, que continuarán en los próximos años con la construcción de un nuevo edificio y la conexión con la sede actual del Museo.