Holbæk Museum indgik i 2013 i museumsfusionen Museum Vestsjælland. Museet formidler kommunens kulturarv og varetager den kulturhistoriske og arkæologiske sagsbehandling. Det blev stiftet i 1910, og siden har det specialiseret sig i Knabstrupkeramik, maritim historie og bygningskultur, men det har også afdelinger om bl.a. 2. Verdenskrig og Vestsjællands forbindelse til de danske kolonier. Adressen i Klosterstræde består af 12 huse, hvor det ældste er fra 1660, og museumsgården danner ramme for sommerteater og café. Museet foretager sejlende formidling med KDL Lodsbåden og har desuden en maritim udstilling i Holbæk Kystlivscenter på havnen sammen med den almennyttige forening Kystliv Holbæk. Med udgangspunkt i den lokale maritime kultur og natur afholdes aktiviteter, bl.a. bådebyggeri, sejlmageri, rebslagning, sejlads og fiskeri. I 2009 åbnede museet Danmarks eneste interiørmuseum for Bedre Byggeskik på Bakkekammen 45.
Holbæk Stadsarkiv er kommunens forvaltningsarkiv og lokalhistorisk arkiv for borgerne i den tidligere Holbæk Kommune. Jyderup Arkiv varetager materiale med relation til det område, der indtil Strukturreformen i 2007 udgjorde Tornved Kommune, dvs. Jyderup, Holmstrup, Skamstrup, Frydendal, Mørkøv og Stigs Bjergby Sogne. Tølløse Lokalarkiv har relation til Soderup, Kirke Eskilstrup, Store Tåstrup, Ugerløse og Tølløse Sogne. Nordvestsjællands Modeljernbane kan opleves på Damvej 14 i Hagested Gamle Skole i Holbæk.
Den selvejende institution Hestebedgård på Orø viser skiftende lokalhistoriske udstillinger samt interiør fra gårdens tidligere ejer Kjeld Larsen og hans forældre, Henrik og Olivia Larsen, i stuehuset, som er bevaret omtrent uforandret de sidste 50‑100 år.
