В 1837 году в Вятке была организована выставка естественных и искусственных произведений Вятской губернии, подготовленная А. И. Герценом в честь визита великого князя Александра Николаевича. Наследник престола был впечатлён выставкой и приобрёл несколько экспонатов, включая деревянные карманные часы мастера Семена Бронникова и другие изделия. Это событие стало стимулом для создания музея в Вятской губернии, который впоследствии стал основой Вятского публичного музеума.

13 июля 1863 года в «Вятских губернских ведомостях» была опубликована статья П. В. Алабина о необходимости создания публичного музея при Вятской публичной библиотеке. Эта идея была поддержана на заседании попечительного комитета библиотеки.

По всей России отправлялись письма с просьбой о помощи в создании музея, что привело к поступлению множества уникальных предметов и денежных средств. В итоге были закуплены мебель, микроскоп и другие экспонаты. 8 мая 1864 года Александр II передал музею коллекцию минералов из Горного института. На момент открытия в музее насчитывалось около 7 тысяч экспонатов.

Открытие Вятского публичного музеума состоялось 22 января 1866 года в присутствии более 200 человек, включая вятского губернатора и епископа. Первоначально музей работал при Вятской публичной библиотеке и был доступен три раза в неделю. Среди первых посетителей был будущий художник Виктор Васнецов.

В 1874 году музей перешёл под управление земского училища, а в 1880 году стал кабинетом наглядных пособий. В 1889 году земское собрание выделило средства на его нужды, а заведующим был назначен С. Н. Косарев, который также работал над выведением нового сорта ржи.

В начале XX века музей пополнился новыми коллекциями, а в послереволюционный период получил название Вятский губернский музей местного края. В 1918 году при музее были созданы научная библиотека и лаборатория, а также кружок юннатов. В 1919 году началась карьера А. Д. Фокина, который проработал в музее до 1972 года.

В 1920-х и 1930-х годах музей активно развивался, проводились экспедиции и выставки. В середине 1930-х годов он объединился с Музеем революции. Во время Великой Отечественной войны музей был законсервирован.

Во второй половине XX века музей продолжал развиваться. В 1945 году Л. В. Дьяконов начал работу над сбором вятского фольклора. В 1955 году была открыта экспозиция досоветской истории. Музей организовывал экспедиции и научные исследования.

В конце 1960-х годов началось строительство новых музеев. В 1968 году в Кирове открылся литературный музей, посвящённый М. Е. Салтыкову-Щедрину. В 1980 году открылся музей А. С. Грина, а в 1988 году, музей К. Э. Циолковского.

В 1992 году открылся отдел «Вятская кунсткамера». В 1989 году прошла первая конференция по итогам научной работы музея. В 1995 году начались Гриновские чтения. Музей активно сотрудничает с международными партнёрами.

18 мая 2006 года открылось современное здание музея, а в 2014 году, Музей воинской славы. В 2016 году прошла конференция, посвящённая 150-летию музея. Кировский областной краеведческий музей активно участвует в акциях и выставках, продолжая развиваться в XXI веке.