La seva col·lecció de ferros vells catalans i castellans dels segles XIII-XX, dipositada al taller barceloní d’Enric Clarasó vers el 1890, fou traslladada (1894) pel mateix Rusiñol a Sitges, a dues cases de pescadors, damunt unes roques arran de mar, ampliades i convertides en museu per l’arquitecte Francesc Rogent. El mateix any hi aportà dues obres d’El Greco, Les llàgrimes de la Magdalena i Sant Pere penitent, adquirides a París i traslladades processionalment.
Al tombant dels segles XIX-XX Rusiñol hi incorporà l’obra pròpia i obres de la majoria dels seus companys de generació (pintures i dibuixos de Ramon Casas, Joan Llimona, Miquel Utrillo, Isidre Nonell, Hermenegild Anglada i Camarasa, Pablo Picasso, Ignacio Zuloaga, Santos Darío de Regoyos, etc., i escultures de Manolo Hugué, Gustau Violet i Enric Clarasó, entre d’altres). El 1902 adquirí la col·lecció de vidres catalans dels segles XVI-XX d’Alexandre de Riquer i al llarg del primer terç del segle XX hi incorporà peces d’arqueologia preromana i púnica procedent de les excavacions del puig des Molins (Eivissa), ceràmica grega i hel·lenística i talles policromades dels segles XV-XVIII, a més de les vinyetes de Ramon Casas amb el rodolins de Gabriel Alomar per a L’Auca del senyor Esteve (1907). Aquests anys hom hi admeté les primeres visites com a museu privat. Seu de concerts i conferències, entre el 1892 i 1899 s’hi celebraren les Festes Modernistes de Sitges.
Després de la mort de Rusiñol (1931), el Cau Ferrat fou llegat a la vila i obert com a museu públic el 1933. Aquest any fou constituït un patronat per a gestionar-lo i el seu primer director, Joaquim Folch i Torres, dugué a terme una tasca de museïtzació, inventari i classificació dels fons. Amb el franquisme, entrà en una etapa de paralització, fins que el 1968 se’n féu càrrec la Diputació de Barcelona i es clausurà el patronat. El 1994 es constituí el Consorci del Patrimoni de Sitges, que des d’aquest any se’n fa càrrec de la gestió, l’administració i les reformes. El 2014 passà a formar part de la Xarxa de Museus d’Art de Catalunya. El Cau Ferrat forma un conjunt museístic amb el museu Maricel, amb el qual és unit per Can Rocamora, l’edifici situat entre ambdós. Entre el 2010 i el 2014 hom dugué a terme una reforma de rehabilitació en profunditat que reforçà la integració del conjunt, reobert al desembre d’aquest any.