O Museu deve o seu nome ao conimbricense Machado de Castro, o mais notável representante da escultura portuguesa do século XVIII e escultor régio nos reinados de D. José, D. Maria I e D. João VI. Inaugurado a 11 de Outubro de 1913, recebeu o estatuto de Museu Nacional em 1960 em virtude da qualidade e diversidade das suas obras. Encontra-se instalado nos edifícios que serviram de residência episcopal do século XII ao século XVIII. Essas construções foram sendo edificadas no local onde existia um fórum romano, numa plataforma assente sobre o extraordinário criptopórtico do século I, a maior construção romana existente em Portugal e uma das mais bem representativas da Europa.
Quanto ao espólio do Museu, destacam-se as seguintes colecções: escultura, séculos XVI - XVIII; cerâmica portuguesa, séculos XVII - XIX; desenhos de arquitectura e azulejos pombalinos; ourivesaria, séculos XII - XVIII (peças como o cálice de D. Gueda Mendes, obra-prima da ourivesaria portuguesa do século XII, ou o Tesouro da Rainha Santa Isabel); paramentaria, séculos XIV - XVIII; pintura, séculos XV - XVI.
O museu foi alvo de um projeto de requalificação da autoria do arquitecto Gonçalo Byrne, premiado internacionalmente, reabrindo ao público em 2012.
