С середины 1880-х годов в Тульской губернии существовала Тульская Епархиальная палата древностей, организованная преподавателем Тульской духовной семинарии, историком-краеведом, действительным членом Московского археологического общества Николаем Ивановичем Троицким.
Новый музей был создан усилиями подотдела по делам музеев и охраны памятников искусства и старины при Тулгубнаробразе. Возглавлял подотдел профессор Московского университета и автор работ по истории Тульского края А. П. Рудаков. Cотрудниками отдела стали Н. И. Троицкий, П. Д. Покаржевский, хранитель.
Музей получил название Тульский художественно-исторический, а днём его основания, стал день начала работы первой художественно-исторической выставки 18 мая 1919 году в Доме им. К. Маркса, до революции доме им. Александра II, сейчас филиал «Тульские самовары». На выставке были представлены предметы истории и искусства из дворянских усадеб Алексинского, Белёвского и Епифанского уездов, из ряда учреждений Тулы, из имений графа Бобринского в Богородицке, графа Гагарина в Епифанском и Крапивенском уезде. Это были предметы палеонтологии и археологии, этнографии, живописи, гравюры, литографии, фарфор и фаянс, бисер, мебель, оружие, мрамор, бронза из собрания частных коллекционеров, а также полотна И. К. Айвазовского, Н. С. Самокиша, П. Р. Ковалевского, В. А. Тропинина, Л. Ф. Лагорио, Ю. Ю. Клевера, Н. Е. Рачкова.
Постоянная музейная экспозиция открылась в мае 1920 года. Вход в музей был бесплатным. За период до 1927 года сотрудникам удалось не только изучить и описать музейную коллекцию, но и опубликовать материалы краеведческого характера, а также собрать большое количество новых экспонатов. Например, живопись К. П. Брюллова, Ф.Х. Гау, Г. Г. Мясоедова, К. А. Коровина, П. П. Кончаловского; саксонский фарфор, английский фаянс Веджвуда, фарфор русских фабрик.
В период Отечественной войны экспозиции музея были свёрнуты, наиболее ценные экспозиции эвакуированы в городе Курган. В музее развернули художественную выставку «Героическая оборона Тулы». Для посетителей музей вновь открылся в феврале 1947 года. В послевоенные годы музей активно пополнял свою коллекцию и к 50-летию празднования Великой Октябрьской социалистической революции открылись новые экспозиции. Всего на тот момент насчитывалось три основных экспозиционных отдела, природы, истории досоветского периода, истории советского общества.
20 декабря 2013 года Тульский областной краеведческий музей вновь открылся после длительных масштабных ремонтно-реставрационных работ. Визитной карточкой музея является скульптура В. Я. Меньшова «Куликовская битва». В конце 2013 года на втором этаже музея открылись новые экспозиции «Першинская охота» и «Воинская слава туляков», которая располагается в двух залах и состоит в первом зале из четырёх исторических событый, от наконечников копий и створки креста-энколпиона с Куликовского поля, до пистолета с ударно-кремнёвым замком Тульского оружейного завода 1813 года, от наград туляков-участников боя крейсера «Варяг» матроса А. И. Кузнецова и корабельного священника М. И. Руднева, до документов и наград руководителя обороны Тулы, члена военного совета 50-й армии В. Г. Жаворонкова.
