Музей Черноморского флота ведет свое начало от Музея Севастопольской обороны 1854–1855 гг., который был основан 14 (26) сентября 1869 г. по инициативе участников 349-дневной обороны Севастополя и при покровительстве императора Александра II.
Открытие в Севастополе музея было значительным событием в культурной жизни России, осознавая важность которого Александр ІІ в декабре 1869 года издал указ о передаче «на всегдашние времена» музею имения в деревне Эмир (площадью 1936 десятин) в Таврической губернии Бердянского уезда, что в будущем давало дальнейшее финансовое обеспечение музею.
В течение 25 лет экспозиция музея размещалась в пяти комнатах дома генерала Э.И. Тотлебена – одного из руководителей обороны Севастополя.
Вопрос о строительстве нового здания для музея Особый Комитет поставил перед императором в начале 90-х годов XIX века. Морское ведомство по указанию Александра III выделило участок земли в 126 кв.м по улице Екатерининской (ныне ул. Ленина) между Минной башней и Михайловской церковью и 100 тыс. рублей для постройки нового здания музея.
Здание было построено в 1895 году по проекту академика архитектуры А.М. Кочетова. Проект был утвержден лично императором. Бронзовые фигуры, украшения, чугунные арматуры, лепные работы внутри здания были выполнены в Одессе по эскизам скульптора Б. В. Эдуардса.
После Гражданской войны была проведена реорганизация музея, его экспозиции пополнились новыми экспонатами, отражающими революционные события на Черноморском флоте в 1905–1917 гг.
С 1926 г. музей был разделен на два отдела: 1-й этаж – Музей революции, 2-й этаж – Музей Крымской войны.
В 1932 г. была проведена реорганизация – отделы превратились в два самостоятельных музея: Музей революции и Музей Крымской войны. В 1940 г. оба музея были объединены в единый Военно-исторический музей Черноморского флота и подчинены Центральному военно-морскому музею (Ленинград) под непосредственным руководством Политуправления Черноморского флота.
В период Великой Отечественной войны часть экспозиции музея была эвакуирована в Баку, затем в Ульяновск.
Во время боев за Севастополь здание музея получило значительные повреждения. После окончания Великой Отечественной войны здание музея было полностью восстановлено. Активное участие в разработке проекта восстановления принимал кандидат архитектуры В.П. Петропавловский (автор проекта здания диорамы «Штурм Сапун-горы 7 мая 1944 г.»).
Экспонаты были возвращены «домой» из Ленинграда (ЦВММ) и в 1948 г. в День Военно-Морского Флота после капитального ремонта Музей Черноморского флота был торжественно открыт для посетителей. В экспозиции музея была представлена история Черноморского флота с 1783 по 1945 год.
По решению Главнокомандующего ВМФ Адмирала Флота Советского Союза С.Г. Горшкова и Военного Совета Черноморского флота здание храма Архистратига Михаила, построенное в 1848 г., в 1968 г. к 100-летию музея было передано для оформления экспозиции зала № 8, посвященной созданию и развитию океанского ракетно-ядерного флота в послевоенный период и до настоящего времени.
В 2014 г. по решению Министра обороны РФ храм Святого Архистратига Михаила после капитального ремонта введен в эксплуатацию как культовое сооружение для окормления духовных потребностей военнослужащих Черноморского флота.
За более чем полуторавековую историю своего существования Музей Черноморского флота превратился в подлинную сокровищницу реликвий, отражающую этапы развития Черноморского флота. Это один из старейших военных и морских музеев нашей страны.
С 31 декабря 2020 г. Музей Черноморского флота является филиалом Центрального военно-морского музея имени императора Петра Великого.
Фотографии создателей Музея Черноморского флота: император Александр II, Э.И.Тотлебен, П.И.Кислинский, П. К.Пиньков, П.А.Перелешин, П.В.Алабин, Н.И.Костомаров.