Expone cerca de 1.500 piezas de carácter arqueológico, etnológico y bellas artes. La creación del museo data de 1842. De entre sus fondos hay que destacar dos verracos celtibéricos, los mosaicos romanos, los esmaltes visigodos y una serie de tablas de pintores castellanos y flamencos de los siglos XV y XVI, además de importantes colecciones de monedas. También posee cristales y vidrios de la Real Fábrica de La Granja de San Ildefonso, así como piezas de escultura religiosa y grabados de Durero y Rembrandt. Ha sido trasladado de lugar muchas veces hasta llegar a su sede actual, una fortificación de la muralla conocida como Casa del Sol. Posee una filial, el Museo Zuloaga, cuya sede se encuentra en una de las iglesias románicas segovianas de más rica decoración.