У истоков организации музея в 1918 году стоял художник «академик живописи» Николай Николаевич Харламов, который прилагал немало усилий, чтобы выделенный городскими властями под музей бывший дом фабриканта Елизарова нормально функционировал.
С 1924 года в фондах музея находится интересный экспонат – паровая машина системы Уатта. Это первая паровая машина в Вязниках, установленная в 60-х годах девятнадцатого века на фабрике Елизарова. В 1926 году музей приобрёл чучело волка, которое стало украшением выставки «Животный мир». В 1926-1927 гг. фонды музея пополнились ценными археологическими находками из раскопок неолитических стоянок. В конце 20-х годов в художественной коллекции музея появились произведения местных художников. В начале 70-х годов музейные фонды пополнились материалами, связанными с жизнью и деятельностью лётчика-космонавта Кубасова В.Н.
Для туристов сотрудники музея проводят анимационные и интерактивные программы: «В гостях у купцов Вязниковских» и «Русская обереговая и обрядовая кукла», а также виртуальные экскурсии — «Золотые купола земли вязниковской», «Из истории Вязниковского музея», «Из истории города Вязники».
Сегодня в музее действует 5 экспозиций: художественный отдел, где собраны картины членов Товарищества передвижных художественных выставок, «Союза русских художников», «Мира искусств» и коллекция отечественного фарфора; «Из истории уездного города Вязники»; «Солдаты Победы», рассказывающая о 26 Героях Советского Союза и России, родившихся на вязниковской земле; «Животный мир нашего края», «Паровая машина Д. Уатта».
