El Museu d'Història administra, actualment, tota una sèrie de monuments romans de la ciutat i dos edificis d'època moderna. També disposa de diversos serveis destinats a la gestió monumental i documental.
A l'anomenada volta del Pallol s'exposaven objectes de tot tipus relacionats amb la història de Tarragona, així com col·leccions d'objectes que conferien un caire romàntic al museu.
Tres anys abans que el Museu de la Ciutat obrís les portes, l'Ajuntament va adquirir l'immoble número 14 del carrer dels Cavallers, conegut com Casa Castellarnau, amb l'objectiu d'acondiciar-lo i fer-lo visitable al públic.
Ja entrada la dècada següent, l'any 1964, s'aprova la creació d'un museu romàntic a la Casa Castellarnau. Aquest projecte no s'arriba a materialitzar i la iniciativa queda aturada fins al 23 d'agost de 1968, data en què es constitueix el Patronat Municipal de Belles Arts, que tenia com una de les seves missions la compra i la recerca d'objectes per nodrir la Casa Castellarnau, així com la restauració de la casa per poder instal·lar-hi el desitjat museu romàntic.
Els seus esforços obtenen resultats amb la inauguració de la Casa Museu Castellarnau el 22 de setembre de 1977, amb la planta noble rehabilitada i moblada, i els baixos amb l'exposició de la col·lecció Molas adquirida poc temps abans.
El Patronat de Belles Arts va tenir continuïtat fins al 1979, moment en què la Corporació assumeix les seves funcions i també les del Museu.
El contingut del Museu es configura a partir de tres grans blocs principals. El primer conjunt és el conegut com a col·lecció Molas, és el més important. El segon es correspon a les peces de l'antic museu de la ciutat, i el tercer, el formen petites donacions i compres.
Les col·leccions
Actualment, els fons del Museu estan integrats per peces de procedència diversa, adquisicions de l'Ajuntament o donacions de particulars, però les més nombroses són les del fons Molas, que constitueix un 60% de les col·leccions.
Fons Molas
Col·lecció adquirida per l'Ajuntament a Joan Molas i Sabaté (1887-1970) l'any 1976. Es tracta d'un heterogeni conjunt de peces arqueològiques i etnogràfiques corresponents a un ampli ventall cronològic, des de la prehistòria, l'època romana i medieval, fins a l'època moderna, amb un notable conjunt de plats decorats dels segles XVI al XIX. També formen part de la col·lecció un conjunt d'armes de foc, un nombrós grup de rajoles decorades i una àmplia col·lecció numismàtica des d'època romana fins al segle XIX.
Fons Sánchez Camargo
Fons d'art municipal adquirit per l'Ajuntament al crític i filòleg madrileny Sánchez Camargo als anys seixanta. De les 213 obres, 131 són pintures, 31 són dibuixos i les 51 restants són gravats. Abasten obres de diversos artistes des dels inicis del franquisme fins a finals de la dècada dels seixanta.
Llegat Quintana
Donació de documents i objectes feta pel científic Antoni Quintana Marí (1910-1998) a la ciutat l'any 1996. Destaca la maqueta del primer avió que va sobrevolar el cel de Tarragona l'any 1913, obra d'Antoni Quintana Rufas. El fons documental es conserva a la Biblioteca Hemeroteca Municipal, a l'Antic Ajuntament.
Fons Torrell-Martín
L'any 2011 s'incorporà aquest fons, que està format per 188 obres artístiques que corresponen a 105 autors.Procedeixen de les exposicions temporals que s'organitzaven al Cafè Poetes, un bar de copes situat al carrer de Sant Llorenç, a la Part Alta de Tarragona, que durant 25 anys (1978-2003) va ser un centre d'agitació i activitat cultural de la ciutat.
Altres col·leccions
A banda de les col·leccions principals, el fons del Museu es nodreix de donacions de particulars com el fons Ferrer Janini, Nadal Malé, o d'entitats com la Cambra de Comerç, així com les adquisicions del mateix Consistori que han format el fons Plana, amb més d'una setantena d'aquarel·les de l'autor tarragoní Joan Baptista Plana.
Entre les adquisicions de l'Ajuntament s'ha d'incloure també un conjunt de monedes romanes. Finalment, cal citar les donacions de caràcter més puntual, d'entre les quals destaca un quadre de Salvador Dalí pintat per l'artista en ocasió de la seva estada a la ciutat per commemorar el bimil·lenari de la capitalitat de Tàrraco.
L'any 2011 s'incorporà el Fons d'Art Torrel-Martín, que recull obres d'art procedents de les exposicions de Cafè Poetes, un bar de copes que durant 25 anys fou el centre de referència d'activitat cultural de Tarragona.
A la planta baixa de la Casa Castellarnau es pot veure una petita part dels materials que componen el fons, on es mostren els més curiosos i representatius, des d'època romana fins al segle XIX. L'exposició es renova periòdicament.
