Se fundó después de las exploraciones llevadas a cabo en la Zona Arqueológica de Chimalhuacán, en 1991, por el arqueólogo Raúl García Chávez, con la finalidad de identificar, delimitar y recuperar los terrenos donde se ubica la antigua ciudad. Una vez rescatadas las estructuras, y clasificados y puestos en salvaguardar los objetos, se construyó el museo y se franqueó su entrada en 1998. Funcionó hasta 2001 con algunas vitrinas en donde quedaba expuesta la colección arqueológica, pero tuvo que cerrarse por problemas en el techo del edificio.

En 2008, ya restaurado y a petición de las autoridades municipales, se reabrió al público. El proyecto estuvo a cargo del arqueólogo Raúl García Chávez, quien planeó la museografía a partir del tecpan, una estructura palaciega del Posclásico hallada en la zona arqueológica. Se realizaron maquetas arquitectónicas en tercera dimensión con la forma de dicho edifico y de otros palacios existentes en sitios arqueológicos de la cuenca de México, para que los visitantes comprendan la función que tenía el tecpan como área residencial de los gobernantes del lugar en tiempos prehispánicos.

El museo se ubica en la entrada de la zona arqueológica, y está compuesto por una sola sala dividida en 10 módulos que abordan la vida en el Pleistoceno (2,000,000-10,000 a. C), el contexto geográfico, la comparación entre el Tecpan de Chimalhuacán y los palacios teotihuacanos, la conquista de Azcapotzalco por parte de las fuerzas de la Triple Alianza, los palacios del Altiplano Central, la confederación de Acolhuacan, de la que formaba parte Chimalhuacán, la capilla de San Andrés erigida sobre el tecpan en la época virreinal, y la vida cotidiana de los grupos étnicos de la región.

La colección del museo está integrada, en su mayoría, por piezas de cerámica prehispánica. Hay algunas representativas del periodo Clásico, como las procedentes de Xico, Estado de México, que son de la fase Miccaotli (150-200). Otras corresponden al Posclásico Tardío (1430-1521): las deidades femeninas conocidas como Xilonen, diosas del maíz tierno usadas en rituales familiares, más una figura de Quetzalcóatl fragmentada, y vasijas para servir alimentos, molcajetes de barro, fragmentos de un metate, braserillos, piezas manufacturadas en concha, piedra pulida y piedra tallada, así como objetos de piedra verde.

Por otra parte, destacan dentro de la exhibición fragmentos óseos de mamut, una reproducción del cráneo del "Hombre de Chimalhuacán", cuyo original tiene una antigüedad de 10,500 años, así como una canoa donada por un antiguo pescador del lugar acompañada de sus implementos.