Das Schlossmuseum wurde auf Initiative des letzten Großherzogs Ernst Ludwig von Hessen und bei Rhein in den ehemaligen Wohn- und Repräsentationsräumen des Darmstädter Altschlosses eingerichtet. Die Kunstwerke des 1924 eröffneten Museums entstammten hauptsächlich dem alten Schlossinventar, das Großherzog Ernst Ludwig nach seiner Abdankung als Privateigentum überlassen worden war. In der Darmstädter Brandnacht 1944 brannte das Schloss fast vollständig aus, wodurch auch alle Schau- und Magazinräume sowie große Teile der noch nicht vollständig ausgelagerten Sammlung zerstört wurden.
Nach dem Wiederaufbau des Schlosses und der Rekonstruktion der historischen Räume konnte das Museum 1965 wieder eröffnet werden.

Heute ist das Museum im Kirchen- und Glockenbau sowie den sogenannten Assembléezimmern des Schlosses untergebracht. Die Sammlung gewährt anhand von Bildern, Möbeln, Schmuck- und Gebrauchsgegenständen einen Einblick in die fürstliche Wohn- und Lebenskultur vom 17. bis zum 19. Jahrhundert. Daneben wird die Geschichte der Stadt, des Darmstädter Fürstenhauses und dessen Verbindungen zu anderen europäischen Adelshäusern dokumentiert. Eine Militärsammlung mit Exponaten meist Hessen-Darmstädter Herkunft unterstreicht den Charakter eines landesgeschichtlichen Museums.