Středočeské muzeum patří mezi nejmladší regionální muzea. Jeho založení předcházelo mnohaleté úsilí dobrovolných vlastivědných pracovníků, které vyústilo nejprve ve vytvoření Vlastivědného odboru při Osvětové besedě v roce1953 a o dva roky později v otevření Vlastivědné muzejní síně v Tichém údolí v Roztokách. Kromě získávání muzejních předmětů a vytváření podmínek pro jejich zpracování a uložení rozvinul Vlastivědný odbor bohatou činnost osvětovou, jeho členové spolupracovali s širokým okruhem dobrovolných pracovníků i s odbornými institucemi v oblasti památkové péče a ochrany přírody. Součástí programu se stal i velkorysý záměr na záchranu chátrajícího roztockého zámku, v té době užívaného státní statkem.
Na základě uvedených aktivit bylo z rozhodnutí Okresního národního výboru Praha - západ zřízeno ke dni 1. 8. 1957 Okresní vlastivědné muzeum se sídlem v zámku v Roztokách u Prahy. Jeho řízení a správu zpočátku vykonával Vlastivědný odbor Osvětové besedy. Období let 1957 - 1961 bylo věnováno intenzivnímu budování nové organizace, především zajištění generální rekonstrukce zámku a úpravě okolí.
Poprvé mohly být zámecké prostory zpřístupněny veřejnosti v roce 1961. Po několika letech usilovné práce zde v polovině 60. let již působilo vlastivědné muzeum, které mělo vytvořené základní prostorové podmínky, zpřístupněné expozice a rozvíjelo odbornou i kulturně výchovnou činnost.
V roce 1963 bylo muzeum delimitováno pod Středočeský KNV a stalo se z něj vedle dalších pěti muzeí v kraji Oblastní muzeum. Rozšířila se tím jak jeho působnost,
tak i další možnosti rozvoje. Ve své odborné činnosti se zaměřilo na dokumentaci a prezentaci přírodních poměrů, pravěku, historie a současnosti pražského okolí, dále
plnilo funkci střediska muzejní a vlastivědné práce. Další změnu v postavení muzea v rámci muzejní sítě i v zaměření jeho činnosti přinesl rok 1975, kdy se muzeum stalo jedinou krajskou muzejní organizací. Od tohoto roku nese název Středočeské muzeum.
Vedle statutárních změn mělo pro vývoj muzea v 2. polovině 70. let značný význam získání objektů areálu Braunerova mlýna, kam po dokončení stavebních oprav v roce 1981 přesídlilo z areálu zámku ředitelství muzea, vznikla zde nová odborná a administrativní pracoviště, depozitáře a nové laboratoře pro konzervaci sbírek.
Z důvodu stále rostoucích prostorových nároků na ukládání rozšiřujících se sbírkových fondů, zejména archeologických, vzniklo v 90. letech detašované pracoviště muzea v areálu bývalého statku v Libčicích nad Vltavou. Rekonstrukcí stávajících objektů a dostavbou nové budovy (v letech 1998 – 2004) zde vznikly depozitáře a potřebné pracovní i provozní zázemí.
Od 1. 10. 2001 je zřizovatelem muzea Středočeský kraj.