Fou creat per acord municipal el 1894, encara que se'n coneixen precedents des del 1889. L’any 1915 el consistori adquirí l’immoble de Can Serra per a destinar-lo a biblioteca i a museu, i és la seu actual del Museu de Mataró. Durant la Guerra Civil Espanyola l’edifici fou magatzem de les obres d’art i del patrimoni del Maresme que la Generalitat republicana salvaguardà. No fou fins després de la contesa que s’enllestiren les obres de rehabilitació. El nou museu, anomenat Museu Municipal de Mataró, s’inaugurà definitivament l’any 1942. Al llarg dels anys, les col·leccions s’anaren ampliant amb dipòsits i donacions particulars i, majoritàriament, gràcies a les troballes arqueològiques procedents de les excavacions dutes a terme durant els anys seixanta i setanta. El 1976, la necessitat d’ampliar l’espai museístic determinà la incorporació d’un edifici veí.
L’any 1982, i fruit del conveni signat entre l’Ajuntament de Mataró i la Generalitat de Catalunya, el museu quedà constituït com a Museu Comarcal del Maresme i fou inaugurat a l’abril del 1983, després d’un període de remodelació. El 1997 adoptà definitivament el nom de Museu de Mataró. L’any 2011 es presentà la nova reforma de l’edifici de Can Serra, consistent en obres de remodelació de l’edifici i renovació de les sales d’exposicions dedicades a la història local.
Les col·leccions que aplega són molt diverses, tant en origen com en tipologia: materials arqueològics (prehistòrics, ibèrics, romans, medievals i moderns), espècimens naturals, objectes històrics (màquines tèxtils, armes, instruments musicals, joguines, vestits i mobles) i artístics (taules i talles religioses; pintura barroca, modernista i noucentista; gravats de Goya; objectes decoratius de vidre bufat, etc).
Depenent del Museu de Mataró, l’any 1980 s’obrí el clos arqueològic de Torre Llauder, que conserva les restes d’una vil·la romana.