Der er 26 kulturhistoriske museer med i alt 38 besøgssteder i Københavns Kommune. Såvel de arkæologiske som de kulturhistoriske forpligtelser vedrørende nyere tid i kommunen påhviler Københavns Museum. Arbejdermuseet, Dansk Jødisk Museum og Kongernes Samling (Rosenborg Slot og Amalienborgmuseet) er statsanerkendte museer med ansvar for hver deres særområde.
I Indre By ligger Københavns ældste kulturhistoriske museer med samlinger, der er grundlagt tilbage i 1600-tallet. Det statsejede Nationalmuseet i Prinsens Palæ er Danmarks kulturhistoriske hovedmuseum med udstillinger fra oldtiden til i dag
Teatermuseet i Hofteatret blev i 1922 indrettet i Christiansborgs Hofteater.
I en bygning under Det Kgl. Bibliotek ligger Dansk Jødisk Museum, som blev indviet i 2004. Det hebraiske ord Mitzvah symboliserer gode gerninger og indgår både i museets logo, indre form og arkitektur skabt af arkitekten Daniel Liebeskind.
Medicinsk Museion holder til i Bredgade 62. I nærheden ligger lokalmuseet Nyboders Mindestuer med et Nyboderhjem fra 1880’erne, som i 1926 blev indrettet i Christian 4.s længe fra 1636.
Kongernes Samling har til formål at udstille den store samling af historiske genstande om og fra den danske kongefamilie på Rosenborg Slot og Amalienborgmuseet.
Arbejdermuseet fra 1982 ligger i den fredede Arbejdernes Forenings- og Forsamlingsbygning fra 1879 i Rømersgade, der blev opført af arbejderne selv for deres egne midler. I 2018 blev bygningen skrevet på den såkaldte tentativliste over Danmarks indstilling af steder, der bør optages på UNESCOs liste over verdensarv.
Politimuseet åbnede i 1993 på Fælledvej på Nørrebro i den bygning, hvor Station 6 tidligere havde til huse. Museet formidler politiets historie fra vægternes tid til i dag ud fra en samling med rødder tilbage til 1904. På Nørrebro ligger også Dansk Center for Reminiscens, som siden 1997 har udviklet erindringskasser og udstillinger for ældre demensramte borgere.
I 2006 åbnede DieselHouse ved H.C. Ørsted Værket på Enghave Brygge i bydelen Vesterbro-Kongens Enghave. Museet er centreret omkring en B&W dieselmotor fra 1932, som i 30 år var verdens største. Det nye Brandmuseum i Station Vesterbro på Enghavevej åbnede i 2018. Museet hører under Hovedstadens Beredskab og formidler de seneste 300 års historie om bekæmpelse af brand i København.
I 2017 åbnede den første del af ENIGMA – Museum for Post, Tele og Kommunikation. Museet med café og scene ligger i det gamle postkontor på hjørnet af Blegdamsvej og Øster Allé på Østerbro. Åbningstidspunktet for de planlagte udstillinger er endnu ikke fastsat (2020). Museet har rødder tilbage til overpostmester Jens Wilcken Mørch, hvis samling dannede grundlag for Dansk Postmuseum fra 1907.
København har også en række virksomhedsmuseer, bl.a. Magasin du Nord Museum, Danske Banks Museum og Bank- og Sparekassemuseet i Heerings Gaard på Christianshavn. Carlsbergs Besøgscenter, som tidligere indgik i Det gamle Carlsberg Bryggeri, undergår en større renovering og modernisering i forbindelse med byggeriet af Carlsberg Byen.
På Kastellet findes tre små foreningsdrevne museer, som formidler hver deres del af Forsvarets historie. Også på Livgardens Kaserne er indrettet et lille museum. I Rundetårn kan ses en samling af genstande, der knytter sig til tårnets historie og astronomiens historie i Danmark.