Музей был открыт в 1924 году на территории бывшего Кирилло-Белозерского монастыря. В 1997 году он включен в Государственный свод особо ценных объектов культурного наследия народов Российской Федерации.
В состав музея входят архитектурные ансамбли Кирилло-Белозерского и Ферапонтова монастырей ( Музей фресок Дионисия), музейный комплекс "Цыпинский погост" с деревянной церковью Ильи Пророка (1755 г.)", церковь Богоявления Господня (1733 г.), "Музей-квартира В.И. Белова".
Музей обладает прекрасными коллекциями древнерусской живописи, лицевого и орнаментального шитья, рукописных и старопечатных книг, декоративно-прикладного и народного искусства, археологии. Мировую славу музей имеет благодаря росписи собора Рождества Богородицы величайшим иконописцем Дионисия (1502 год).
В 2000 году архитектурные памятники Ферапонтова монастыря внесены в Список Всемирного наследия ЮНЕСКО. Музей включен в маршрут речных круизов Москва - Санкт-Петербург, ежегодно его посещают более 300 тыс. гостей.