La voluntat de creació d'un museu de ciència i tècnica de Catalunya arrenca a finals del segle XIX. L'any 1937, la Generalitat republicana, donant resposta a aquesta vella aspiració catalana, va publicar una ordre per crear un museu de la indústria catalana.
La Guerra Civil i la dictadura posterior del general Franco van estroncar el projecte, que va romandre oblidat fins a finals dels anys setanta del segle XX. En aquesta època, l'Associació d'Enginyers Industrials de Catalunya va recuperar la iniciativa de fundar un museu de ciència i tècnica i, el 1979, van constituir l' Associació del Museu de la Ciència i la Tècnica i d'Arqueologia Industrial de Catalunya amb la voluntat d'aplegar esforços per a la creació del Museu i preservar els béns del patrimoni industrial.
L'any 1981, el Departament de Cultura de la Generalitat de Catalunya va assumir el projecte i el 1983 va comprar la fàbrica Aymerich, Amat i Jover, antic vapor tèxtil llaner de Terrassa, amb la finalitat de convertir-lo en la seu del museu i el 1984 va obrir la fàbrica al públic. La Llei de Museus de 2 de novembre de 1990, el va declarar Museu Nacional i el va constituir com a entitat autònoma. L'any 1996 es va inaugurar la primera exposició permanent "Enérgeia" i es van acabar les obres de restauració de la nau principal de l'edifici. Posteriorment, i de manera progressiva, es van anar obrint al públic diferents exposicions permanents (“La fàbrica tèxtil, “El cos Humà”, “L’enigma de l’ordinador”, etc.).
L’any 1998 es va dictar el Decret de creació del Sistema Territorial del MNACTEC, un sistema d’organització museística innovador i singular desplegat per tot el territori català.
A l’inici del segle XXI es va condicionar la nova entrada al museu, el restaurant, l’accés a la terrassa-mirador i es va incorporar la paret fotovoltaica, un objecte singular i excepcional en aquella època. També es va organitzar del Centre de Documentació del Museu.
L’any 2014 el Museu va deixar de tenir autonomia administrativa pròpia i es va integrar a la nova Agència Catalana del Patrimoni Cultural. Des d’aleshores s’han incorporat nous espais expositius (Espai d’Arts, Tresors MNACTEC i Made in Catalonia), s’ha millorat l’organització del Sistema Territorial i s’ha fet el trasllat de les sales de reserva als nous espais de Cervera.
