Počiatky súčasného Podtatranského múzea v Poprade siahajú do druhej polovice 19. storočia. V roku 1873 bol v Starom Smokovci založený Uhorský Karpatský spolok, prvý turistický spolok v Uhorsku. Okrem turistickej činnosti sa spolok prostredníctvom svojich členov zaoberal i vedeckou a osvetovou prácou. Prirodzeným vyústením sústavného záujmu o prírodné prostredie a kultúrnohistorické pamiatky v podtatranskej a tatranskej oblasti bolo založenie múzea.
Na valnom zhromaždení Uhorského Karpatského spolku 6. augusta 1876 bolo prijaté uznesenie o vzniku múzejného stavebného fondu. Novovzniknuté múzeum so sídlom v Kežmarku, nemalo byť podľa zainteresovaných členov Uhorského Karpatského spolku obyčajnou zbierkou nefunkčných starých vecí, ale vlastivedným múzeom medzinárodného významu, prezentujúcim názorným spôsobom oblasť turistického ruchu, strediskom celkovej kultúrnej a vedeckej činnosti spolku.
Vo Veľkej v roku 1881, založili miestny muzeálny spolok Spoločnosť Velického Tatranského múzea, ktorého hlavným cieľom bolo vybudovanie vlastného múzea. Tieto snahy sa podarilo naplniť 2. júla 1882, sprístupnením prvých múzejných zbierok Tatranského múzea širokej verejnosti v skromných priestoroch evanjelickej fary, ktorá sídlila v miestnej škole. Riaditeľom múzea sa stal jeho najväčší zástanca a podporovateľ, miestny lekárnik a botanik Aurel Viliam Scherfel. Po vzniku Československej republiky správcovstvo múzea prebrala obec Veľká. V snahe vybudovať alebo získať novú, samostatnú budovu pre Tatranské múzeum priamo v obci, sa podarilo v roku 1926 obecnej rade, odkúpiť jednu z turistických budov v Krompecherovom parku.
22. júla 1885 bol položený základný kameň budovy Karpatského múzea v Poprade. Finančne náročná stavba bola dokončená 21. augusta 1886 a zbierky sprístupnené verejnosti o rok neskôr, 6. augusta 1887. Pozemok na jej výstavbu daroval miestny mecenáš, veľký nadšenec múzea a jeho dlhoročný aktívny podporovateľ Dávid Husz. V pôvodnom stavebnom rozsahu mala asi dve pätiny terajšieho rozsahu. Na poschodí sa nachádzali tri miestnosti. Okrem mineralogických, botanických a zoologických zbierok sa prezentovali aj etnograficko - turistické zbierky a knižnica. V roku 1907 bola ukončená prvá rozširujúca dostavba budovy Karpatského múzea v Poprade. Trvala dva roky a po jej ukončení sa zväčšila expozičná plocha o dve bočné krídla.
Na konci druhej svetovej vojny sa nachádzali dve podtatranské múzeá, Karpatské múzeum v Poprade, pod správou Karpatského spolku a Tatranské múzeum vo Veľkej, ktoré spravovala Velická muzeálna spoločnosť a obec, v troskách.
Po zrušení obidvoch spolkov, nariadením SNR č. 51/1945 Zb., múzeá fakticky zanikli. Neprehľadnú situáciu vyriešil novozriadený Okresný národný výbor v Poprade, ktorý dňa 26. júla 1945 uznesením č. 349/1945 zobral do správy opustené múzeum rozpusteného Karpatského spolku v Poprade, ako aj múzeum Velickej muzeálnej spoločnosti vo Veľkej, ktorá nemala potvrdené stanovy, s cieľom spojiť dve vzácne zbierky tatranskej a podtatranskej flóry, fauny, minerálov, folklóru ako aj historických a kultúrnych pamiatok, do jednej inštitúcie. Spoločné múzeum dostalo názov Tatranské múzeum okresu Popradského, skrátene, Tatranské múzeum so sídlom v Poprade. Tatranské múzeum okresu Popradského zriadené Okresným národným výborom v Poprade sa stalo prvým, po vojne, obnoveným múzeom na Slovensku a súčasne prvým povojnovým múzeom s okresnou pôsobnosťou.
Dňa 1. apríla 1957 vzniklo múzeum Tatranského národného parku, s dočasným sídlom v budove múzea v Poprade(do 1959). Ten istý deň bolo zriadené Okresné vlastivedné múzeum v Poprade. Po prijatí zákona SNR č. 109/1961 Zb. o múzeách a galériách a v súlade s pripravovanou novou sieťou múzeí, bolo v roku 1961 Okresné vlastivedné múzeum v Poprade, premenované na Podtatranské múzeum v Poprade.
V roku 1974 získalo múzeum nové priestory, v objekte bývalého meštianskeho domu (NKP) na námestí, v mestskej pamiatkovej rezervácii v Poprade - Spišskej Sobote.
Po dlhoročnom zriaďovateľovi Okresnom národnom výbore v Poprade, múzeum zmenilo zriaďovateľa v roku 1991, stalo sa ním Ministerstvo kultúry Slovenskej republiky(MK SR), v roku 1996 – Podtatranské kultúrne centrum, 1998 – Krajský úrad v Prešove. Od roku 2002 až do súčasnosti je zriaďovateľom múzea Prešovský samosprávny kraj.
Múzeum eviduje viac ako 52 500 kusov zbierkových predmetov a viac ako 18 000 zväzkov kníh, v knižnici múzea. Po poslednej komplexnej rekonštrukcii budovy múzea na Vajanského ulici (2015 – 2016), zapísanej v Štátnom zozname kultúrnych pamiatok Slovenskej republiky (NKP), je pripravené otvoriť svoje dvere verejnosti. Návštevníkom ponúkne dve nové stále expozície. Prvá, Poprad a okolie v zrkadle vekov, prezentuje históriu osídlenia podtatranského regiónu od neandertálca po súčasnosť. Druhá bude venovaná unikátnemu archeologickému nálezu - hrobke veľmoža z Popradu - Matejoviec z konca 4. až začiatku 5. storočia n. l. Súčasťou týchto expozícií budú aj objekty remeselníckych dielní, umiestnené v záhrade múzea.