Con la costruzione del Castello nell'Alto Medioevo e con la presenza della Repubblica Fiorentina, che ne ampliò l'abitato, si sviluppò nel territorio di Montelupo la lavorazione della ceramica smaltata, la maiolica, che in breve tempo divenne attività predominante, tanto da trasformare Montelupo in uno dei maggiori centri di fabbricazione di maioliche del bacino del Mediterraneo.

Il Museo, inaugurato nel 1983, raccoglie la produzione ceramica locale dagli inizi del Trecento alla fine del Settecento. Esso testimonia la diffusione che le maioliche ebbero soprattutto in età rinascimentale, quando le maggiori famiglie fiorentine si rivolgevano alle fornaci di Montelupo per la realizzazione di oggetti in ceramica. La collezione storica di ceramiche (circa 1.500 reperti) copre un periodo che va dal 1280 circa fino a tutto il secolo XVIII. Del percorso museale fa parte anche un'antica fornace, che conserva le sue strutture originali, dove è allestito il laboratorio sul ciclo produttivo della ceramica.

Il Museo conserva, inoltre, una ricca collezione di reperti archeologici (circa 60.000 pezzi) raccolti sul territorio comunale, databili dalla Preistoria al Medioevo, oltre alla Collezione Azzati, che comprende circa 150 manufatti in ceramica delle antiche civiltà del Mediterraneo, databili tra il 1200 a.C. e il V secolo.