Egerben a múzeumalapítási gondolat már a XIX. században megjelent. 1812-ben, Pyrker János László érsek híres képtára, majd az 1872-ben létrejött Érseki Líceumi Múzeum is ezt a törekvést igazolja. Ekkor vetődött fel az egri városi múzeum szükségességének a gondolata is, melynek gyakorlati megvalósítására a várban, – Lénárt János, dr. Pataki Vidor és dr. Pálos Ervin vezetésével – 1925-ben megkezdődött régészeti ásatások révén nyílt lehetőség. A vár első gyűjteménye a lapidárium volt, mely 1928-ban létesült, majd 1931-ben a kazamata emeleti kaszárnya-termeiben kiállítás is nyílt. 1938-ben a műgyűjtő Barcsay-Amant Zoltánt bízták meg a múzeum igazgatásával, aki saját gyűjteményéből nyitott kiállítást a kazamatákhoz tartozó ágyútermekben. Az 1930-as években kialakult régészeti, néprajzi, őslénytani, történeti, numizmatikai, ásványtani, állattani gyűjtemény a második világháború alatt szinte teljesen megsemmisült.
1948-ban városi határozat született, hogy a Városi Múzeumot a Butler-ház első emeletén rendezik be. A Városi Múzeum 1949. októbert 28-án vette át a közgyűjteménnyé nyilvánított Egri Vármúzeum anyagát. 1950-ben állami kézbe került a Városi Múzeum és új elnevezése, megyei hatókörrel Heves-Egri Múzeum lett. Ekkor került a múzeumba az Érseki Líceumi Múzeum anyaga. 1951-től az intézmény neve Dobó István Múzeumra változott. A Butler-házban nyílt meg az első állandó kiállítás, amely Eger és Heves megye történetét mutatta be. A Gárdonyi Géza Emlékmúzeum 1952-ben került a múzeum kezelésébe. Az intézmény 1957-ben – a honvédség kivonulása után – az Eger Vára Barátainak Köre civil szervezet támogatásával költözött a várba. 1958-tól lett a neve Dobó István Vármúzeum.
A várba települt múzeum első állandó kiállítása a képtár 1958-ban nyílt meg, majd ezt követte az egri népművészeti és természettudományi állandó tárlat. A gótikus palotában 1965-re készült el a várostörténeti kiállítás valamint a földszinten a Hősök termében Dobó István síremléke. A kazamata alsó kaszárnyatermeiben 1983-tól látható a középkori kőtár, a vár területéről származó román kori és gótikus emlékekkel. A gótikus püspöki palota emeleti termeiben 2001-ben nyitottak egy megújult tárlatot, melyen a XI. századtól a XVIII. századig követik nyomon az erődítmény építését, hadieseményeit és mindennapi életét. A Nagypincében látható a Kivégzés, tortúra és megszégyenítés Magyarországon című kiállítás. A Vármúzeum területén lévő Dobó-bástyát 2005-ben újították fel. Az építmény három szintje, – több mint ezer négyzetméter alapterület – alkalmas rendezvények befogadására és időszaki kiállítások anyagának bemutatására.
Az 1990-es évektől lehetőség nyílt arra, hogy olyan turisztikai programok kerüljenek megrendezésre a vár területén, melyek a XVI–XVII. századi végvári életet idézik fel. Napjainkban színes programkínálattal várjuk az ide érkező látogatókat, turistákat. Az intézmény 2001-ben kapta meg az Év múzeuma díjat.
2013 januárjától a Dobó István Vármúzeum megyei hatókörű városi múzeum, fenntartója Eger Megyei Jogú Város Önkormányzata lett. Jelenleg a vármúzeumhoz tartozó tagintézmények: Gárdonyi Géza Emlékház, Heves Megyei Palócok Népművészete Kiállítóhely, Telekessy Patikatörténeti Kiállítás, Zsinagóga Galéria, Valide Szultána fürdőrom.
A Dobó István Vármúzeum régészeti, történeti, művészettörténeti és irodalomtörténeti gyűjteményei őrzik a vár múltjához, a püspöki központ és a végvár mindennapi életéhez, a török kori várhoz kapcsolódó műtárgyakat, dokumentumokat, képi ábrázolásokat.
