Holstebro Museumsforening blev stiftet i 1930 og åbnede året efter Holstebro Museum. Museet har ansvar for nyere tid i Holstebro Kommune og arkæologisk ansvar for kommunerne Holstebro, Lemvig og Struer. Gennem en årrække har museet desuden specialiseret sig i luftfotoarkæologi. Siden 1992 har Holstebro Museum delt bygningskompleks med Holstebro Kunstmuseum.
Museet udgør sammen med Frilandsmuseet Hjerl Hede og Strandingsmuseum St. George De Kulturhistoriske Museer i Holstebro Kommune, der har status af statsanerkendt museum.
Lokalhistorisk Arkiv Holstebro har siden 1976 været en del af Holstebro Museum. Vinderup Egnshistoriske Arkiv begyndte som foreningen Vinderup Samlerforening i 1969, men har siden 1985 hørt under Holstebro Museum. Arkivet har til huse i den gamle biblioteksbygning midt i Vinderup.