Kalundborg Museum, der blev stiftet i 1910 på initiativ af kredslægen J.S. Møller, indtrådte i 2012 sammen med de fem øvrige statsanerkendte kulturhistoriske museer i Vestsjælland i den nyoprettede museumsorganisation Museum Vestsjælland. Kalundborg Museum har til huse i den fredede Lindegården i Adelgade i Kalundborg og formidler egnens og byens kulturhistorie fra oldtiden til nyere tid.
Der findes også en række private eller foreningsdrevne museer i kommunen, bl.a. Reersø Museum, der i 1926 blev indrettet i en tidligere gård på initiativ af forfatteren Thorkild Gravlund. Her kan de besøgende bliver klogere på, hvordan livet var blandt den fattige landalmue omkring år 1800. Landbokulturen kan også opleves på Landbrugsmuseet Fløjgården ved Gørlev og på Landbomuseet på herregården Birkendegård. Landbohåndværket formidles i de arbejdende museer Løve Mølle, Ulstrup Mølle og Buerup Træskomuseum.
Reersø Amerikanerbil Museum og Vestsjællands Bilmuseum i Sæby er andre eksempler på museer i kommunen.
Kalundborg Kommunes otte lokalhistoriske arkiver og foreninger samarbejder i organisationen Paraplyen, som siden 2016 har udgivet årbogen Arkivernes Hjul. Ældst af de lokalhistoriske arkiver er Kalundborg Lokalarkiv, der blev oprettet i 1958.
