Il primo nucleo del Museo risale almeno al 1893, quando alcune opere - in prevalenza sculture, reperti lapidei e affreschi staccati - sono descritte nella Sala del Capitolo della chiesa di San Francesco, che aveva già funzioni dichiaratamente museali (è detto infatti "Museo d'Arte Antica e Moderna"). Contemporaneamente, nelle antiche sale al piano nobile del Palazzo Comunale, andavano raccogliendosi i nuclei più consistenti della collezione, quelli provenienti dall'Accademia di Scienze, Lettere ed Arti (1891), dal Conservatorio degli Orfani (già eredità Niccolò Puccini, 1914) e dal Conservatorio di San Giovanni Battista (1914), istituzioni benefiche e culturali, che avevano ereditato i beni delle antiche compagnie e congregazioni laiche e religiose soppresse alla fine del Settecento dal vescovo Scipione de' Ricci, dal governo napoleonico (1809) e dal governo italiano poi (1866). A dispetto del fervore e dell'interesse che sull'istituzione del Museo riversarono intellettuali e notabili locali, le difficoltà finanziarie e l'ampio dibattito suscitato sulle ipotesi di collocazione (convento di San Francesco e il Palazzo comunale) ritarderanno per oltre due decenni la sua nascita. Dopo la storica decisione (1912) di ubicarlo nel trecentesco palazzo comunale, motivata non solo dal risparmio che avrebbe comportato nell'allestimento, ma soprattutto dal prestigio storico e monumentale del luogo e dal significato di civica riappropriazione che l'operazione sottintendeva, si giunse all'inaugurazione il 15 giugno 1922. La collezione fu descritta nel primo inventario ufficiale (1922), ma incompleto, redatto dal curatore Guido Macciò. L'esposizione, che trovò luogo in cinque sale al primo piano dell'edificio comunale, era ordinata cronologicamente e, sebbene l'insieme avesse carattere quantomai eterogeneo, il raggruppamento di alcune opere (fondi oro, pale cinquecentesche) poneva l'accento sui periodi considerati eccellenti dalle tendenze storico critiche del momento. Compaiono infatti tutti i dipinti del Trecento e del XVI secolo, la collezione numismatica donata da Tommaso Gelli (1917), le tele del Sei e del Settecento, mentre non vi è traccia dei quadri del XIX secolo, provenienti dalla collezione Puccini (1914). All'acquisizione occasionale e a fini conservativi delle opere provenienti da sedi diverse, ormai inagibili, seguirono acquisti e donazioni altrettanto casuali. L'accrescimento di maggior rilievo si ebbe tuttavia nel 1930 con il deposito di sette quadri, due statue e un coro ligneo da parte dei Regi Spedali Riuniti di Pistoia: acquisizione che, per l'importanza storica e la qualità delle opere ha contribuito, insieme ai primi tre nuclei, a definire in modo sostanziale la fisionomia del Museo pistoiese. Ad Alfredo Chiti, direttore dal 1935 al '56, si deve il primo catalogo a stampa (1935) della collezione, che registra ancora un aumento dei pezzi esposti, soprattutto mobili, oggetti, cimeli. Un nuovo allestimento, all'ultimo piano dell'edificio, fu inaugurato nel 1956, a cura di Giuseppe Marchini della Soprintendenza di Firenze e Pistoia. Tale sistemazione consentiva, nei due grandi saloni e nel corridoio di raccordo, di esporre più di cento opere, ma, considerato che altre ancora se ne erano aggiunte - il lascito Chiappelli (1937) e alcuni depositi della Soprintendenza - fu ugualmente necessario sacrificare diversi pezzi notevoli, che restarono nelle sale monumentali al primo piano. I gravi dissesti statici che investirono (1958) il trecentesco Palazzo imposero il trasferimento del Museo e, quindi, un nuovo allestimento (1960) nella sede civica provvisoria di Palazzo Marchetti. A causa della scarsa disponibilità di spazio nella nuova collocazione si verificò la malaugurata dispersione delle opere, collocate nei depositi più vari come arredo di uffici centrali e periferici o, peggio, ammassate in scantinati impropriamente attrezzati. Nei quindici anni di permanenza nel settecentesco palazzo di via Curtatone e Montanara il Museo Civico, diretto fin dal 1956 da Vasco Melani, operò soprattutto nel campo dell'arte contemporanea, svolgendo una intensa attività espositiva e di promozione di artisti locali e stranieri (Sala Ghiebellina). Al Melani, che restò in carica fino al 1975, si deve la redazione del primo inventario completo del patrimonio artistico di proprietà comunale, cui da quella data si farà sempre riferimento per la numerazione delle opere. Nello stesso periodo fu completato il restauro del palazzo e il patrimonio artistico fu nuovamente trasferito nella sua prima sede. Nel riordinamento complessivo della collezione civica fu impegnata la nuova direttrice del Museo, M. Cecilia Mazzi, conducendo un'operazione generale di recupero, rintracciando, sulla base dell'inventario, tutti i pezzi, restaurandone la massima parte (70%), realizzando la completa campagna fotografica, effettuando la schedatura scientifica della maggior parte delle opere. Nel 1977 fu allestita in uno dei saloni dell'ultimo piano del palazzo comunale la sezione dell'Ottocento, con le opere della collezione Puccini, con l'aggiunta importante del Moto del Balilla di Busi-Asioli e del Ritrattto di Niccolò Puccini del Bezzuoli, concessi in deposito dagli Istituti Raggruppati nel 1976. Fu poi riordinata (1980), la sezione novecentesca, dedicata agli artisti operanti tra le due guerre in ambito pistoiese. Nel 1982 riaprì al pubblico l'intera raccolta del Museo Civico, con la presentazione di oltre 300 opere fra pittura, scultura, arti applicate, secondo l'ordinamento di M.Cecilia Mazzi e l'allestimento di Mario Manieri Elia, Nicola Marras, Sergio Polano, in un percorso espositivo che si svolge dalle due sale monumentali del piano nobile (sala Matrimoni, già Donzelli, sala Giunta, già dei Priori), dove si trovano le opere più antiche su tavola (dipinti dal XIII al XVI secolo), al secondo piano, con le tele dal Seicento all'Ottocento. Contestualmente (1982) fu pubblicato il primo catalogo scientifico del Museo Civico, con schede conservative e storico critiche approfondite e illustrazioni in bianco e nero di tutte le opere esposte e di alcune conservate nei depositi.