Первые сведения о существовании в Череповце музея при городском самоуправлении относятся к 1870 г. Это был второй (после Новгородского) музей на территории губернии. Музей открыт по инициативе городского головы Череповца И.А.Милютина и известного учёного Е.В.Барсова, который разработал устав музея и подарил городу свою археологическую коллекцию.
Известный этнограф, фольклорист, археолог, хранитель рукописей Румянцевского музея в Москве Елпифидор Васильевич Барсов (1836–1917) был уроженцем с.Логиново Череповецкого уезда и его исследовательская, собирательская и популяризаторская деятельность была тесно связана с Череповецким уездом. Будучи более 26 лет секретарём Общества истории и древностей российских при МГУ и редактором издаваемых обществом «Чтений...», Е.В.Барсов получил известность как один из неутомимых исследователей и собирателей древнерусской письменности.
В первые годы музей не имел своего здания, коллекция хранилась то в здании городской думы, то в учительской семинарии. Музей прекратил существование после пожара, случившегося в 1891 г. в занимаемом им помещении. В 1895 г. городская дума приняла решение возродить музей, и 31 марта 1896 г. музей был открыт вновь. Экспозиция разместилась в одной комнате здания на территории Соляного сада. Фонды музея при открытии насчитывали 3759 предметов, поступивших от 41 жертвователя.
В 1898 г. музей разместился в новом каменном здании на Александровском проспекте (ныне пр. Луначарского, 39). В те годы в музее имелись нумизматический, церковно-археологический, естественно-исторический, промышленный, этнографический и книжный отделы. В 1928 г. для расширения музея рядом было построено ещё одно каменное здание (пр. Луначарского, 41). Музей неоднократно расширялся, менял подчинение и название. К концу ХХ в. муниципальное Череповецкое музейное объединение располагало уже несколькими зданиями, а здание на пр. Луначарского, 39 было занято хранилищем фондов музея.
В 2001 г. в этом здании после реставрации расположился Детский музей Череповецого музейного объединения. Детский музей работает для дошкольников и младших школьников. Основная масса посетителей – это организованные группы детсадовцев. В выходные дни сюда приходят родители с детьми. Разнообразные программы Детского музея включают интерактивные занятия лепкой, графикой, а также знакомят с народными праздниками, фольклором и др. Часто на занятиях в музее дети готовят подарки родителям, бабушкам и дедушкам. Интерактивные музейные уроки проводятся по предварительной записи.