Городской музей основан в 1967 году. С января 2006 года функционирует как историко-художественный музей. Сегодня в музейном фонде более 32 тысяч экспонатов. Среди них богатейшая коллекция уральских минералов, редкие книги и документы, собрание миниатюрных книг Анатолия Коненко. Коллекции «Каслинское художественное литье» и «Златоустовская гравюра на стали» представляют декоративно-прикладное искусство Южного Урала, имеющее мировую известность. 

Ежегодно музей посещают свыше 7 тысяч человек. 

С 2005 года экскурсионная работа с детьми дошкольного и младшего школьного возраста ведется по методу «музейная педагогика». На базе постоянных экспозиций музея проводятся познавательные игры с элементами театрализации. 

Для желающих путешествовать музей организует выездные экскурсии по памятным местам и достопримечательностям Челябинской области, на фестивали декоративно-прикладного искусства и народного творчества.

С 2009 года Историко-художественный музей принимает активное участие в мероприятиях программы «Территория культуры «Росатома». Среди значимых событий – организация персональной выставки французского художника Жакомо де Пасса «Мои страсти», персональной выставки «Энергия добра» О. Закоморного, графика и скульптора, заслуженного художника РФ, выставки литографий известного мирового художника-авангардиста Марка Шагала «Библейские образы», выставки советской живописи 30-80 гг. ХХ века «Эпоха счастья», участие в широкомасштабном Всероссийском проекте «Живописный симпозиум «Атомный ренессанс», посвященном 65-летию атомной отрасли России. 

Сегодня Историко-художественный музей предлагает посетителям постоянную экспозицию «Трехгорье – уголок России». Она знакомит с историей и природными богатствами родного края,  с жителями Трехгорного – ветеранами Великой Отечественной войны и других локальных войн, рассказывает о становлении и развитии города и градообразующего предприятия.