Коллекция была создана в 1789 году при Никольско-Бахметевском заводе и изначально представляла собой образцовую комнату. В 1914 году она уже упоминалась в документах как музей. Три поколения семьи Бахметевых и князь Александр Дмитриевич Оболенский собирали образцы продукции своего завода, а также изделия из богемского, французского, английского и польского стекла.

После национализации завода и его переименования в "Красный гигант" в 1923 году коллекция музея продолжала пополняться благодаря усилиям директоров завода. В последние годы собрание расширяется за счёт даров от частных лиц и работ художников по стеклу, которые передаются музею после симпозиумов, проводимых в Никольске с 2006 года. Коллекция Никольского музея стекла и хрусталя считается одной из уникальных и крупнейших в России и признаётся искусствоведами как лучшая в стране.

Постоянная экспозиция, расположенная на втором этаже здания, представлена в хронологическом порядке и включает около 5 тысяч экспонатов, что позволяет составить полное представление о коллекции музея. Здесь полностью представлены изделия Никольско-Бахметевского завода XVIII-XIX веков и выборочно, более поздние периоды. В экспозицию также включены небольшая часть коллекции западноевропейского стекла, фарфор европейских и российских заводов, а также предметы, подаренные музею различными лицами.

На первом этаже музея проходят сменные выставки, где демонстрируются работы художников и мастеров конца XX, начала XXI века, включая продукцию современных заводов Никольска и современное декоративное стекло, подаренное авторами после завершения международных симпозиумов.