Das Stadtmuseum hat seine Wurzeln im geschichtsbegeisterten 19. Jahrhundert. Seit den 1830er Jahren ist das Sammeln stadtge­schichtlicher Objekte durch Traunsteiner Bürger belegt. 1873 stellt der Apotheker Joseph Pauer einen Antrag an die Stadt Traunstein, ein Museum zu gründen. Die vorhandenen Objekte zeigt er zunächst in Nebenräumen seiner Apotheke. Spätestens im August 1888 ist die historische Sammlung im Rückgebäude des Traunsteiner Rathauses zu festen Öffnungszeiten und gegen Eintritt zu besichtigen.

Die Traunsteiner Bürgerin Elise Angerer überschreibt 1919 ihr Wohn- und Geschäftshaus an der Stadtmauer der Stadt Traunstein „für Zwecke des städtischen historischen Museums" und gibt so der stadt- und heimatgeschichtlichen Sammlung einen dauerhaften Standort. Seit 1923 ist die wachsende Sammlung nun schon am Stadtplatz 2-3, dem Brothausturm und dem Ziegleranwesen zu sehen.

Träger des Museums ist bis 1951 die Stadt Traunstein; seitdem wird das Museum im Heimathaus von einer eigens zu diesem Zweck ge­gründeten Stiftung betrieben. Die Einrichtung der Museumsräume und die Pflege der Sammlung übernehmen zunächst ehrenamtliche Kräfte aus dem Historischen Verein für den Chiemgau zu Traunstein. Seit 1991 hat das Museum eine hauptamtliche Leitung.