În urma constituirii în 25 iulie 1872 a Societăţii de Istorie şi Arheologie din Banat, s-au pus bazele Muzeului Banatului. Primele obiecte de patrimoniu care au intrat în inventarul său au fost depozitate la început într-o încăpere din Palatul Episcopiei de Cenad. Obiectele muzeului au provenit din donaţii, descoperiri arheologice întâmplătoare şi achiziţii.

În anul 1876, cu sprijinul prefectului comitatului Timiş, Societatea de Istorie şi Arheologie din Banat a primit două încăperi în Casa Wellauer, pe stada Lonovics, sediu al muzeului până în perioada interbelică.

Deschiderea oficială a Muzeului Banatului pentru public a avut loc în anul 1877. În această perioadă patrimoniul muzeului a sporit cu rapiditate.

În anul 1879 s-a înfiinţat o Societate muzeală aparte, care urma să se ocupe în exclusivitate de activitatea Muzeului Banatului. Această nouă societate culturală s-a unificat în anul 1884 cu Societatea de Istorie şi Arhelogie, luând fiinţă astfel Societatea Muzeală de Istorie şi Arheologie.

Din anul 1887 clădirea Wellauer intră în reparaţii generale, lucrări care au durat mai mulţi ani, patrimoniul Muzeului Banatului fiind adăpostit în tot acest timp în clădirea vechii prefecturi. În anul 1888 a fost terminată ridicarea Palatului muzeal (azi Biblioteca Academiei Române, filiala Timişoara), clădire care s-a dovedit de la început prea mică pentru a adăposti colecţiile Muzeului Banatului. În 1889 Muzeul Banatului a fost redeschis pentru public. La începutul ultimului deceniu al secolului XIX, muzeul avea următoarele colecţii: de arheologie şi istorie veche, pinacotecă, ştiinţele naturii, bibliotecă şi arhivă. În 1892 s-a decis constituirea unei secţii de artă decorativă. Anul 1893 a însemnat pentru secţia de istorie momentul declanşării unor săpături arheologice de specialitate, ce au continuat de-a lungul deceniilor următoare.

În anul 1896 Muzeul Banatului a participat la expoziţia universală de la Budapesta cu mai multe obiecte, câştigând o medalie de bronz şi o diplomă de mulţumire.

Odată cu integrarea Banatului în cadrul statului naţional român (1 decembrie 1918) Muzeul Banatului a intrat într-o nouă perioadă.

O activitate importantă în vederea reorganizării muzeului a avut-o Emanuil Ungureanu, care a deţinut în anii interbelici funcţia de inspector cultural al oraşului Timişoara. Muzeul s-a confruntat în întreaga periodă interbelică cu lipsa spaţiului. Cu toate aceste greutăţi muzeul şi-a sporit colecţiile, un rol important în bunul mers al instituţiei avându-l Joachim Miloia, Dionisie Linţia, Aurel Ciupe, Marius Moga. Au fost cercetate bisericile de lemn din Banat, au avut loc săptămâni arheologice organizate ştiinţific (coordonate de către reputatul istoric Constantin Daicoviciu), s-au îmbogăţit colecţiile de naturale şi de artă prin intrarea în patrimoniul lor a unor piese foarte rare. În acelaşi timp Muzeul Banatului a participat la o serie de expoziţii organizate în ţară şi în străinătate.

Cel de-al doilea război mondial a îngreunat bunul mers al Muzeului Banatului. Evacuate din cauza bombardamentelor, multe dintre piesele Muzeului Banatului au fost furate de către trupele sovietice aflate în Timişoara (după ce în primul război mondial patrimoniul muzeal a avut de suferit de pe urma ocupaţiei militare sârbe şi a autorităţilor maghiare).

În anul 1948 Muzeul Banatului a fost transferat într-o clădire mai cuprinzătoare: Castelul Huniazilor. După anul 1950 colecţiile Muzeului Banatului s-au îmbogăţit cu piese muzeale valoroase.

Până în 01 ianaurie 2006 Muzeul Banatului Timişoara cuprindea următoarele secţii: Secţia de Istorie, Secţia de Ştiinţele Naturii, Secţia de Artă, Secţia de Etnografie, precum şi Laboratorul Zonal de Restaurare - Conservare, constituind o instituţie culturală de referinţă a Banatului.

Din 01 ianuarie 2006 Secţia de Artă devine instituţie de sine stătătoare cu numele de "Muzeul de Artă Timişoara", primul director al noii instituţii fiind prof.univ.dr. Marcel Tolcea.

Din iulie 2006, Secţia de Etnografie a fost tranferată în cadrul Muzeului Satului Timişoara, ocazie cu care la direcţia Muzeului Satului a fost numit reputatul etnolog Andrei Milin, fostul şef al secţiei de Etnografie.

Astăzi Muzeul Banatului Timişoara cuprinde următoarele secţii:

• Secţia de Istorie
• Secţia de Arheologie
• Secţia de Ştiinţele Naturii
• Laboratorul Zonal de Restaurare - Conservare

În anul 2006, sub conducerea directorului muzeului, cunoscutul arheolog drd. Dan Leopold Ciobotaru, Muzeul Banatului Timişoara intră în reparaţii generale, pe toată această periodă el fiind închis. Redeschiderea pentru public s-a făcut pe data de 01.06.2007, cu ocazia Zilei Copilului, intrarea în muzeu la această dată făcându-se gratuit pentru copii şi elevi.