Il est constitué du musée d'histoire de Lyon et du musée des marionnettes du monde. Après le constat de son obsolescence, le musée ferme en 1998 pour plus de dix ans de travaux de rénovation et d'agrandissement. Il est ouvert depuis le 12 juin 2009. Le bâtiment est classé monument historique depuis 1920.
Il a été acquis par étapes par la ville de Lyon entre 1902 et 1941. Il abrite les collections préalablement installées à l'hôtel de ville jusqu'en 1857. L'histoire de la ville est présentée chronologiquement, de l'Antiquité à nos jours, dans 30 salles où sont présentés objets, plans, gravures et documents témoins des différentes époques.
Curieusement lorsque l'on visite avec guide audiophone le musée historique et que l'on arrive à la salle 25, deux fois de suite il est fait mention, en parlant de la Tour métallique de Fourvière, de "la tour Eiffel", alors que tout semble bien prouver que jamais Eiffel n'est intervenu dans la réalisation de la dite tour , pour un musée historique l'erreur est étonnante.