1984年，始设丽水市博物馆，其前身是丽水县文管会办公室。

1997年1月，迁至万象山东南麓。

2000年8月，丽水撤地设市后升格为地级市综合博物馆。

2015年10月15日，新馆建成并对外开放，位于丽水市莲都区大猷街30号。

2018年9月，中国博物馆协会决定同意丽水市博物馆为国家二级博物馆。

2024年5月8日，中国博物馆协会发布公示，丽水市博物馆拟公示定级为一级博物馆。

2024年5月18日国际博物馆日，国家文物局公布第五批123家国家一级博物馆，丽水市博物馆被评为国家一级博物馆。

2024年10月14日上午，丽水市博物馆新疆新和展厅揭牌仪式。