Początki Muzeum Miejskiego w Zabrzu sięgają 1935 roku, kiedy to 3 października, przewodniczący Prowincji Górnośląskiej zatwierdził wniosek nadburmistrza Zabrza Maksa Filluscha o utworzeniu Städtische Heimatstube Hindenburg czyli Miejskiej Izby Regionalnej. Pierwszą siedzibę izby stanowiły dwa pokoje w willi dyrektora rzeźni miejskiej przy obecnej ulicy Szczęść Boże 32a, przekazane 20 lutego 1936 roku. Ekspozycję, na którą składały się zbiory zabrzańskiego nauczyciela i pierwszego kierownika izby, Kurtha Vietha i Archiwum Miejskiego w Zabrzu, udostępniono 1 kwietnia 1936 roku. Ponieważ pomieszczenia przy ul. Szczęść Boże szybko stały się zbyt ciasne, dwa lata później, 29 maja 1938 roku izbę przeniesiono do nowej siedziby na parterze kamienicy przy obecnym placu Krakowskim 9, którą wcześniej odebrano żydowskiej rodzinie Borinski. Do kamienicy wprowadziła się już jako Städtische Heimatmuseum (Miejskie Muzeum Regionalne). Od 1936 roku kierownikiem izby, a następnie muzeum był inspektor miejski, Teodor Jurok.
Z działań wojennych w 1945 roku i okresu radzieckiej komendantury wojennej w Zabrzu muzeum wyszło ze znacznymi stratami. Budynek uległ uszkodzeniu, a zbiory w dużym stopniu ewakuowano w głąb Niemiec, zniszczono i rozszabrowano. Kierownikiem reaktywowanego 7 czerwca 1945 roku muzeum został Kazimierz Żurowski. Po przeprowadzeniu prac remontowych pierwsze wystawy otwarto 15 lipca 1946 roku. We wrześniu tegoż samego roku muzeum przeprofilowano na Muzeum Przemysłu i Techniki. Najtrudniejszym okresem w historii muzeum były lata 1952-1958, kiedy to utraciło ono samodzielność i funkcjonowało jako Oddział Muzeum Górnośląskiego w Bytomiu. W tym czasie zubożało o około 860 eksponatów, głównie z zakresu archeologii, militariów zabytkowych, numizmatów i etnografii. Wzbogaciły one kolekcje muzeów w Bytomiu, Chorzowie, Gliwicach i Pszczynie.
Z czasem muzeum zagospodarowało na swoje potrzeby całą kamienicę. W 1966 roku określony został jego profil, jako instytucji wielodziałowej typu regionalnego, specjalizującej się w zakresie przemysłu. Specjalizacja ta zakończyła się wraz z utworzeniem w 1979 roku w Zabrzu Muzeum Górnictwa Węglowego i przejęcia przez nie większości kolekcji zgromadzonej w dziale przemysłu. Do nowej instytucji przeszła także część pracowników Muzeum w Zabrzu.
Aktualna struktura Muzeum Miejskiego w Zabrzu wynika ze statutu nadanego w 2015 roku. Działają w nim cztery działy merytoryczne: historii, kultury, plastyki, sportu oraz dział dokumentacji, oświaty i promocji. W 1992 roku w części dawnych piwnic muzealnych otwarto „Galerię pod Muzeum”, której działalność po kilkuletniej przerwie, została w listopadzie 2003 roku reaktywowana i kontynuowana do chwili opuszczenia budynku przy pl. Krakowskim 9.
Od grudnia 2008 roku muzeum prezentuje swoje eksponaty w Galerii Café Silesia przy ul. 3 Maja 6.
Z końcem stycznia 2014 roku Muzeum Miejskie w Zabrzu przeniosło się do nowej siedziby przy ul. Powstańców Śląskich 3, gdzie mieści się administracja, działy merytoryczne, magazyny zbiorów oraz sala ekspozycyjna.
Kurt Vieth 1935
Teodor Jurok 1936–1945
mgr Kazimierz Żurowski 1945 - 1948 ➥
Arnold Michał Adamczyk 1948–1951
mgr Andrzej Duma 1953–1954
mgr Franciszek Fulczyk 1954–1966
mgr Krystyna Kaczko 1967–1977
mgr Krystyna Barszczewska 1978–1979
mgr Czesława Panek 1980–1988
mgr Bernard Szczech 1988–1998
dr Marian Grzegorz Gerlich 1998–2003
dr Andrzej Wójcik 2004–2007
mgr Piotr Hnatyszyn 2007–2009
p.o. dyrektora mgr Urszula Wieczorek 2009–2014
p.o. dyrektora mgr Grzegorz Dittrich 1.01.2015–31.03.2015
mgr Elżbieta Dębowska 2015–