В XVI и XVII веках Тула с её кремлём служила оборонительным рубежом южной границы России. Тульские кузнецы с давних времён овладели искусством изготовления разнообразного оружия, чему способствовало наличие сырья из близлежащего карьера бурого железняка. Соседство с Московской Оружейной палатой порождало профессиональное соперничество, но тульские и московские мастера поддерживали хорошие отношения и обменивались навыками. После переноса столицы в Санкт-Петербург Тула стала лидером в производстве оружия. В 1712 году по указу Петра I в Туле был основан оружейный завод, который вскоре начал поставлять оружие для армии. Пётр I также распорядился сохранять на заводе наиболее интересные образцы оружия, что стало основой для будущего музея, открытого в 1775 году. Екатерина II, посетив завод, приказала создать «Палату редкого и образцового оружия», но в 1789 году коллекция была перевезена в Москву. В 1870-х годах В. В. Нотбек возродил музей на основе возвращённой коллекции и экспонатов завода. Музей открылся 30 августа 1873 года. В первые годы советской власти музей находился под угрозой закрытия, но в 1924 году экспонаты были размещены в одном из цехов завода. Во время Великой Отечественной войны коллекция была эвакуирована в Медногорск и вернулась в Тулу в 1945 году. В 1959 году музей переехал в центр Тулы из-за увеличения числа экспонатов. В конце 1970-х годов здание бывшего Богоявленского собора на территории Тульского кремля было передано музею, который открылся там 18 мая 1989 года после реставрации. Музей получил признание на международных выставках в Филадельфии и Париже. В нём хранится обширная коллекция оружия, включая работы С. И. Мосина, авиационные пулемёты и пушки, а также западноевропейское и восточное оружие. В 2012 году открылось новое здание музея на набережной реки Упы, выполненное в форме старинного шлема. 23 февраля 2015 года в новом здании была представлена экспозиция «История стрелкового и холодного оружия с XIV века до современности» с мультимедийными комплексами и инсталляциями. На территории музея также размещена выставка российской военной техники второй половины XX века «Стальные стражи», где представлены уникальные образцы вооружения, включая зенитно-ракетные комплексы и танки.