Iako je Muzej grada Trogira utemeljen još 1963., za javnost je otvoren 9. 5. 1966. godine. Smješten je u blizini sjevernih gradskih vrata, u palači obitelji Garagnin (od 1840. godine Garagnin – Fanfogna) koja je u Trogir došla iz Venecije krajem 16. stoljeća.
Palača se sastoji od dva bloka romaničkih i gotičkih kuća koja su, prema projektu Ignacija Macanovića, u drugoj polovici 18. stoljeća nadograđena i objedinjena u jedinstveni sklop. Glavni ulaz u palaču s predvorjem i stubištem bio je na istočnoj strani bloka, u glavnoj gradskoj ulici, a ukrašen je kasnobaroknim dekoracijama. U predvorju bloka danas se nalazi muzejski izložbeni prostor, dok je na katu smješten stalni postav Muzeja grada Trogira.

Glavni se ulaz u Muzej nalazi u zapadnom bloku palače formiranom oko unutarnjeg dvorišta. U južnoj jednokatnici s vanjskim stubištem, koja je nekad imala gospodarsku namjenu, smješteni su Lapidarij i Galerija Cate Dujšin Ribar, dok se u sjevernoj kasnobaroknoj višekatnici, u originalnom interijeru ranog 19. stoljeća nalazi bogata knjižnica čiji je osnivač Ivan Luka Garagnin (1722. – 1783.), splitski nadbiskup. Uz originalni namještaj, sačuvana je i stropna dekoracija oslikana portretima filozofa i književnika. Obuhvaćajući gotovo sve struke, knjižnica broji 5582 naslova nastala na raznim svjetskim jezicima u vremenu od kraja 15. do sredine 20. stoljeća.

Stalni postav Muzeja grada Trogira prikazuje povijest grada i njegove okolice od pretpovijesti do početka 20. stoljeća.

U prostoru Arheološke zbirke predstavljena je najranija povijest trogirskog područja i nastanak samog grada. Najraniji tragovi naseljavanja na području Trogira datiraju vjerojatno iz vremena srednjeg paleolitika, kada je na ovom prostoru boravila skupina neandertalaca, tragovi čijeg su boravka iz vremena oko 40 000 godina prije sadašnjosti otkriveni također u Mujinoj pećini i u Resniku u blizini Trogira.

Sami je (polu)otok kontinuirano naseljen od brončanog doba (2200. –  900. pr. Kr.). Iz brončanog i željeznog doba (900. – 200. pr. Kr.) potječu ostaci brojnih utvrđenih naselja – gradina te nadgrobnih spomenika – gomila, koje i danas dominiraju krajolikom trogirskog zaleđa. Urbanistički razvoj grada započinje u 2. st. pr. Kr., kada Trogir postaje dijelom helenističkog grada – države Isse (Vis). Tada se pod imenom Tragourion prvi put spominje u povijesnim izvorima.

Helenistički je ulični raster sačuvan do danas u starijem, istočnom dijelu gradske jezgre, a antički cardo maximus i danas je glavna gradska ulica. Od 1. do 5. stoljeća Tragurium se nalazio na teritoriju kolonije Salone, upravnog centra rimske provincije Dalmatiae.

Prostor salonitanskog agera bio je gusto naseljen i organiziran u sustavu villae rusticae, gospodarsko ladanjskih objekata čije ostatke nalazimo i u trogirskom Malom polju te na Čiovu. Uz nadaleko poznate rimske kamenolome, osnova tragurijskog gospodarstva bili su vinarstvo i vinogradarstvo, koji de ostati jedna od glavnih gospodarskih grana grada sve do početka 20. stoljeća.

Brojni predmeti za svakodnevnu uporabu pronađeni tijekom arheoloških istraživanja predstavljaju značajan izvor podataka o naseljavanju trogirskog područja, svakodnevnom životu Trogirana te trgovačkim odnosima i ekonomskom životu grada u najranijim razdobljima njegove povijesti. Izložena arheološka građa raspoređena je po tematskim cjelinama u kojima su prikazani pretpovijesni razvoj, svakodnevni život grada u helenizmu i rimskom razdoblju, rimski pogrebni običaji, plovidba i trgovina te konzervatorska i sakupljačka djelatnost Ivana Luke Garagnina mlađeg.

Dokumenti, knjige, umjetnička djela i predmeti za svakodnevnu uporabu izloženi u prostorijama Zbirke srednjovjekovne i Zbirke novovjekovne kulturne povijesti prikazuju povijest grada od 13. do početka 20. stoljeća. Tijekom seobe naroda u 5. i početkom 6. stoljeća, na prijelazu antike u rani srednji vijek, romanizirano se stanovništvo trogirskog područja povlači unutar gradskih zidina, čime započinje formiranje srednjovjekovne trogirske Komune (communis civitatis Traguriensis).

Trogir je vjerojatno ved od 6. stoljeća formalno dio Bizantskog Carstva, a od 9. je stoljeća, zajedno s nekoliko gradova duž istočne obale Jadrana, ustrojen u posebni temat Dalmatia. U tome je periodu uspostavljena i Trogirska biskupija, koja se prvi put spominje 998. godine, dok je prvi imenom poznati trogirski biskup – sv. Ivan Trogirski (†1111.) djelovao u drugoj polovici 11. i početkom 12. stoljeća Priznavajući bizantsku, hrvatsku, mletačku ili ugarsko-hrvatsku vlast, Trogir je zadržao autonomiju sve do 1420., kada dolazi pod vlast Mletačke Republike.

Od 12. do 15. stoljeća razvija se komunalna autonomija temeljena na povlasticama koje gradu dodjeljuje ugarsko-hrvatski kralj Koloman 1108. te Statutu komune, čiji su akti u sistematiziranom i dopunjenom izdanju zapisani 1322. (a tiskani 1708.). U tome je razdoblju Komuna kovala i svoj novac. Uz Statut izloženi su i zapisnici trogirskog komunalnog vijeća, kao i statuti – matrikule trogirskih bratovština Sv. Kuzme i Damjana, Svih Svetih i Gospe od Zvirače, građa dragocjena za iščitavanje i rekonstrukciju topografije grada, ekonomskih i društvenih odnosa te cjelokupnog komunalnog života.

U 13. stoljeću djelovanjem glasovitog romaničkog kipara i arhitekta Radovana započinje obnova katedrale sv. Lovre, dok gradnjom komunalne vijećnice i lože krajem stoljeća započinje oblikovanje glavnog gradskog trga, središnje točke gradskog života, koje će djelovanjem znamenitih renesansnih majstora Andrije Alešija, Nikole Firentinca i Ivana Duknovića biti dovršeno u vrijeme obnove grada u drugoj polovici 15. stoljeća, nakon uspostave mletačke vlasti. Renesansno umjetničko stvaralaštvo predstavljeno je skulpturama Putta grbonoše i Bogorodice s djetetom, radovima Ivana Duknovida (oko 1440. – iza 1509.), trogirskog kipara rodom iz Orihovice pokraj Vinišća, koji je osim u Dalmaciji značajne radove ostvario u Italiji i Mađarskoj.

Petnaesto je stoljeće obilježeno snažnim razvojem humanističke kulture koji se ogleda kroz pojavu prvih kolekcionarskih zbirki i knjižnica. Među trogirskim se humanistima posebno ističu Petar Cippico (†1440.), jedan od prvih sakupljača arheoloških spomenika u Europi te njegov sin Koriolan (1425. – 1493.) koji se istaknuo u mletačkim vojnim operacijama protiv Osmanskog carstva na području Egejskog mora, koje opisuje u djelu Petri Mocenici imperatoris (De bello Asiatico). U knjižnici obitelji Cippico u 17. stoljeću pronađena je Trimalhionova gozba, glasoviti prijepis fragmenta Satirikona, djela rimskog pisca Gaja Petronija Arbitera. Iz starih obiteljskih knjižnica potječu u Zbirci izložena djela rimskih pisaca, poput enciklopedijskog djela Naturalis historia povjesničara Plinija Starijeg. Na humanističkoj tradiciji počiva i djelovanje trogirskog povjesničara Ivana Lucića Luciusa (1604. – 1679.), oca hrvatske znanstvene historiografije, čija su kapitalna djela De regno Dalmatiae et Croatiae i Memorie istoriche di Tragurio ora detto Traù također izložena u Zbirci.

Oblikovanje i promjene u izgledu srednjovjekovnog grada utvrđenog obrambenim zidovima i kulama predstavljene su izloženim reprodukcijama i originalnim crtežima te planovima grada iz 16., 17. i 18. stoljeća. Kroz 13. i 14. stoljeće započinje širenje grada prema zapadu i nastanak Burga – Varoši, odnosno današnjih Pasika, koje su rušenjem obrambenog zida u današnjoj ulici Obrov početkom 15. stoljeća povezane sa starijim istočnim dijelom grada u jedinstveno urbano tkivo. Nakon uspostave mletačke vlasti sredinom 15. stoljeća zapadno od Burga dovršena je gradnja velikog kaštela Kamerlengo (od tal. camerlengo – knežev blagajnik).

16. i 17. stoljeće obilježeni su ratovanjem s Osmanskim carstvom i stalnom prisutnošću turske opasnosti te stagnacijom u razvoju grada i cijelog dalmatinskog područja. Značajna se financijska sredstva ulažu u obranu grada i okolice. Sredinom 17. stoljeća zbog izgradnje novog fortifikacijskog sustava srušen je stari most prema kopnu i izgrađen novi, smješten zapadnije od starog. Uz izgradnju bastiona Bernardo i Foscolo, sjeverni i istočni dio gradskih zidina ojačava se platformama i barbakanima. Osim skromne zbirke oružja i ratne opreme iz razdoblja mletačko-osmanskih ratova, u Muzeju se čuva pulena u obliku pijetla koje je, prema tradiciji, ratni trofej obitelji Cippico iz čuvene Lepantske bitke 1571. 

Svakodnevni je život u 17. i 18. stoljeću predstavljen u originalnom ambijentu salona – dnevne sobe obitelji Garagnin. U njemu je ilustrirana svakodnevica imućnijih slojeva trogirskog društva čiji su saloni bili središta kulturnog i društvenog života grada. Osim namještaja, umjetnina i uporabnih predmeta koji su pripadali obitelji Garagnin, izloženi su i portreti pojedinih pripadnika ugledne trogirske plemićke obitelji Andreis.

U posljednjoj je sobi predstavljeno razdoblje novije trogirske povijesti. Padom aristokratske vlade u Veneciji 1797. završava dugi period mletačke uprave, nakon čega Trogir započinje građanski život 19. stoljeća. Razdoblje francuske (1806. – 1813./14.) i austrijske uprave (1814. – 1918.) obilježeno je postupnim jačanjem gospodarskog, društvenog i kulturnog života kroz izgradnju prometne infrastrukture, uređenje katastra te unaprjeđenje zdravstva i obrazovanja. Od 19. stoljeća snažnije se razvija i brodogradnja, koja će od sredine 20. stoljeća postati glavna trogirska gospodarska grana. Rušenjem gradskih bedema i bastiona početkom stoljeća, mijenja se vizura srednjovjekovnog zatvorenog grada, a novim prostornim intervencijama te obnovom i izgradnjom pojedinih građevina tijekom 19. i početkom 20. stoljeća grad dobiva današnji izgled.

Središnja je ličnost kraja 18. i prve polovice 19. stoljeća Ivan Luka Garagnin mlađi (1764. – 1841.), agronom, ekonomist i prosvjetitelj koji je pokušao osuvremeniti poljoprivredu i gospodarstvo trogirskog područja. Ujedno je i kao prvi konzervator u Dalmaciji vodio prva arheološka istraživanja u rimskoj Saloni. Jedno je od njegovih najznačajnijih idejnih ostvarenja projekt izgradnje klasicističkog botaničkog vrta i perivoja Garagnin na predjelu Travarica. Drugu polovicu 19. stoljeća obilježilo je buđenje nacionalne svijesti, promicanje ideja narodnog preporoda kroz osnivanje javnih kulturnih ustanova i društava (Narodna štionica – javna knjižnica, Narodna glazba) što je urodilo pobjedom Narodne stranke na izborima 1886. Izloženi namještaj, odjeda, fotografije i razglednice ilustriraju građanski život grada krajem 19. i početkom 20. stoljeća.

Tradicijski je način življenja na trogirskom području tijekom 19. i u prvoj polovici 20. stoljeća. prikazan u postavu Etnografske zbirke, u kojemu središnje mjesto zauzima tkalački stan. Tkalačka je tradicija postojala u Trogiru sve do sredine 20. stoljeća, nakon čega polagano nestaje. U nekoliko su konoba gradske tkalice tkale većinom vunene prekrivače, prostirke i torbe. Uz tkalice, u gradu su djelovale i brojne zanatske radnje, među njima bačvarske i kovačke, čiju uspomenu čuva izloženi bačvarski i kovački alat. Trogirsko je područje, osim Trogira, obuhvaćalo i Zagoru i obližnje otoke. Kućni inventar potleušica s područja Zagore predstavljen je okruglim stolom, stolicama i tronošcima. Upravo je tronožac izvrstan primjer za proučavanje bogatstva i različitosti tradicije priobalnog dijela i zaleđa. Naime, dok je tronožac tradicionalno korišten na području cijele Dalmatinske zagore, u Trogiru se koristio isključivo bančić.

U izdvojenom su prostoru Lapidarija izloženi kameni spomenici koji svjedoče o graditeljstvu i umjetničkoj tradiciji trogirskih kamenoklesarskih radionica čiji počeci datiraju u helenističko razdoblje, kao i o značaju lokalnih i stranih umjetnika koji su oblikovali vizuru grada. Prateći suvremene principe u prezentaciji kulturne baštine, u prostorijama su in situ predstavljeni najstariji urbanisitčki slojevi grada pronađeni prilikom arheološkog istraživanja prostora – ostatci helenističkoh stambenih kuća (2. – 1. st. pr. Kr.) i gradske ulice te ostaci grobnice iz kasnorimskog razdoblja (4. st.), a izložen je i manji dio pronađenih uporabnih predmeta. Ulomci rimske skulpture, grobnih i nadgrobnih spomenika, žrtvenici i arhitektonski ulomci ukazuju na izgled grada u rimskom razdoblju
te na običaje i religiju rimskih Trogirana. Ulomci crkvenog namještaja iz vremena starokršćanstva, predromanike, romanike i renesanse iz Trogira i okolice govore o bogatoj umjetničkoj tradiciji trogirske sakralne umjetnosti, dok arhitektonski elementi romaničkih, gotičkih i renesansnih kuća govore o srednjovjekovnoj i novovjekovnoj kulturi stanovanja u gradskoj jezgri.

Posebnost trogirskog muzeja je i Galerija Cate Dujšin Ribar u kojoj je prikazan umjetnički opus slikarice Cate Dujšin Ribar (1897. – 1994.), rođene u Trogiru kao Katica Gattin. Nastala je donacijom odabranih autoričinih djela rodnom gradu. Cata je inspiraciju za stvaralački rad crpila kako u rodnom gradu tako i u ostalim mjestima u kojima je boravila. Školovala se na Umjetničkoj akademiji u Zagrebu i u atelijeru Vladimira Becića, nakon čega se usavršavala u inozemstvu. Između ostalih, podučavao ju je i glasoviti Emanuel Vidović.

Uz Catin je opus u Galeriji predstavljen i presjek opusa Zlate Radej (Zagreb, 1922. – 2016.), cijenjene hrvatske keramičarke koja je 2001. godine poklonila dio svojih radova Muzeju grada Trogira. Zlata se školovala u Školi za primijenjene umjetnosti u Zagrebu kod vrsnih pedagoga – Blanke Dužanec, osnivačice školskog Odjela keramike, Stelle Skopal, jedne od utemeljiteljica umjetničke keramike u Hrvatskoj te Antuna Motike, poznatog slikara i umjetnika eksperimentatora. Njezino je umjetničko stvaralaštvo obilježeno suvremenim pristupom oblikovanju, u kojemu je prisutna kiparska komponenta te raznolikost i prožimanje keramičkih oblika i njihove namjene.