Львівський історичний музей виник 1893 р. з ініціативи директора Архіву міста Львова історика Олександра Чоловського. Його ідею підтримав тодішній голова (президент) Львова Е. Мохнацький. Серед фондів були інсигнії бурмистра, муніципальні й цехові пам’ятки, давні портрети й гравюри, що зберігалися в ратуші в приміщенні архіву. Опікувався пам’ятками архіваріус Франц Ковалишин. 1908 місто придбало кам’яницю Корнякта (Королівську) на Ринку. Тут влаштували Національний музей ім. короля Яна ІІІ, а частину будинку віддали Історичному музеєві. Обидва музеї поповнювалися дарунками приватних осіб, таких як В. Лозинський, Б. Ожехович та ін. Історичний також збагатився пам’ятками давньої архітетури й скульптури, вилучненими при розбиранні старих кам’яниць на Ринку, біля Домініканів, при будівельних і ремонтних роботах, а також значною кількістю археологічних матеріалів зі Львова й околиць. Цим займалися знані історики О. Чоловський, К. Бадецький, Р. Менкіцький, С. Заревич. У міжвоєнний час кустошем Історичного музею була Луція Харевич. З 1926 р. музей отримав власний будинок – Чорну кам’яницю.

1939, за «перших совітів», музеї зазнали величезних змін. Національний та Історичний об’єднали. Після ліквідації музеїв Ставропігії й НТШ їх експонати потрапили й до Історичного музею. Так само з Музеєм воєнно-історичних пам’яток, хоча багато «націоналістичних» пам’яток просто знищили. Новим директором Історичного музею став славний археолог Ярослав Пастернак. Завдяки його експедиціям значно розширився фонд археології. Також музей поповнили експонати з Музею Любомирських, палаців Дідушицьких і Потоцьких, нумізматику передали з Оссолінеуму.

За німців ЛІМ розділили на дві установи – Музей прадавньої історії (археологія) та Історичний. А в 1944 значну частину цінних речей (стародруки, зброя, археологія) вивезли. Після війни незначна частина викраденого повернулася до Львова. Натомість фонди поповнили цінностями з палаців, замків, монастирів і церков Галичини, знайденими скарбами, археологічними знахідками. Створили нові відділи капіталізму, соцбудівництва, атеїзму. 1960 створили філію-музей Галана (нині «Літературний Львів»). Директором музею був комуніст Т. Новак, автор книги «Подвиг» про Кузнецова.

Довголітнім директором ЛІМ був Богдан Чайковський (1978-2016). За нього до музею приєднали меморіальний музей Коновальця у Зашкові, створили філію – музей Шухевича в Білогорщі, у музеї створили відділ визвольної боротьби в колишній Стрільниці. Також відкрили музей техніки в кол. трамвайному депо (пл. Лема). Після 2016 ЛІМ очолює Роман Чмелик.