Siedzibą Muzeum Historii Włocławka są trzy zabytkowe kamienice znajdujące się w centrum średniowiecznego miasta. Dwie z nich, usytuowane przy Starym Rynku 14 i 15, wzniesione zostały około połowy XVIII w. i stanowią nieliczny, zachowany we Włocławku, przykład barokowych kamienic mieszczańskich. Trzecia kamienica, znajdująca się przy ul. Szpichlernej 19, pochodzi z XIX w. W latach 1967–1972 trwały prace budowlane i adaptacyjne, dostosowujące przestrzeń budynków do potrzeb ekspozycji stałych muzeum.

Uroczyste otwarcie Muzeum Historii Włocławka nastąpiło 3 grudnia 1972 r. W jego wnętrzach zgromadzono zabytki ilustrujące historię miasta oraz jego związki z Kujawami i ziemią dobrzyńską. Jednocześnie stało się siedzibą i magazynem zbiorów dla działów: Archeologicznego, Historycznego, Numizmatycznego i Metrologii Historycznej. W 2013 r., z powodu koniecznych remontów, zostało zamknięte dla zwiedzających. Ponowne otwarcie Muzeum Historii Włocławka miało miejsce 3 grudnia 2018 r. W tym dniu zostały udostępnione nowe wystawy stałe prezentujące dzieje grodu, miasta i regionu od pradziejów, aż do końca lat 80. XX w.

W nowo zaaranżowanych wnętrzach, w układzie chronologicznym wyodrębniono dziewięć tematycznych przestrzeni ekspozycyjnych. W pierwszej zatytułowanej „Pradzieje Kujaw i ziemi dobrzyńskiej” licznie prezentowane są świadectwa materialne kultur archeologicznych z obszarów dzisiejszej Polski oraz regionu Kujaw wschodnich i ziemi dobrzyńskiej — od epoki kamienia do okresu wpływów rzymskich. Eksponowane są narzędzia z drewna, kości, rogu, kamienia i metali. Ponadto broń, naczynia oraz biżuteria i różne formy obrządku pogrzebowego.

Kolejne części ekspozycji (Początki Civitas Vladislavia; W Rzeczypospolitej Obojga Narodów; Niespełnione nadzieje wolności; W cieniu fabrycznych kominów; Na progu niepodległości; W Drugiej Rzeczypospolitej; W latach II wojny światowej; W szaro-czerwonym świecie PRL) dotyczą już w przeważającym stopniu historii grodu i miasta Włocławka. Niemniej, w wielu punktach wystawy, jak np. zmagania polsko-krzyżackie czy też okres powstań narodowych i inne, przybliżone są dzieje ościennych miejscowości.

Na ekspozycji prezentowane są pamiątki z grodu włocławskiego, o którego lokalizacji zdecydowały względy strategiczne, komunikacyjne i gospodarcze. Jest on wzmiankowany w pierwszej kronice polskiej z początku XII w. Anonima zwanego Gallem, wśród najważniejszych punktów zbornych wojów Bolesława Chrobrego. Licznie pokazane są artefakty późniejsze, dokumentujące wydarzenia wieków średnich na Kujawach wschodnich. Obejrzeć można m.in. fragmenty wału grodowego, obiekty związane z wytopem i obróbką żelaza w postaci tygielka odlewniczego, naczynia średniowieczne ze znakami garncarskimi, liczne militaria m.in. miecz rycerski z XIV w. znaleziony we wsi Tymień koło Izbicy Kujawskiej, biżuterię i numizmaty. Wśród nich na szczególną uwagę zasługują — dwunastowieczny denar przypisywany biskupowi kujawskiemu Stefanowi, pochodzący ze skarbu monet znalezionego w miejscowości Ujma Duża na Kujawach oraz ciekawy przykład fałszerstw monet średniowiecznych (szelągi zakonu krzyżackiego, półgrosze Władysława Jagiełły i grosze praskie), pochodzących ze skarbu znalezionego wokół baszty zamkowej w Przedczu w 1968 r. Całości dopełnia barwna wizualizacja hipotetycznego wyglądu Włocławka z poł. XIII w. oraz graficzne przedstawienie genezy i przebiegu bitwy pod Płowcami z 27 września 1331 r.

Kolejne wieki historii Włocławka na ekspozycji, to wycieczka, w której zabytki mówią o dynamicznym rozwoju miasta, chwilach dramatycznych, zrywach niepodległościowych, gospodarce, handlu i zmianach granic oraz życiu codziennym jego mieszkańców. Wystawę tworzy kilka tysięcy obiektów, pochodzących ze zbiorów własnych muzeum. Całości dopełnia liczny materiał ilustracyjno-tekstowy pozwalający zagłębić się i poznać mniej znane wydarzenia z bogatej przeszłości miasta.