Восточный (бывший лабораторный) флигель главного заводоуправления, в котором располагается историко-краеведческий музей, является памятником архитектуры федерального значения. Двухэтажное здание в стиле позднего классицизма построено в 1829–1830 гг. по проекту выдающегося уральского архитектора А. З. Комарова окружным архитектором А. П. Чеботаревым. В 1874–1887 гг. частичную реконструкцию здания осуществлял архитектор К. А. Луценко. Во флигеле размещались архив демидовского заводоуправления, первая в Нижнем Тагиле библиотека, лаборатория, а некоторое время – Музеум естественной истории и древностей, созданный П. Н. Демидовым в 1841 г. С 1928 г. по настоящее время здесь располагается краеведческий музей.
Краеведческий музей был возрожден в 1924 г., его директором стал А. Н. Словцов, преподаватель горно-металлургического техникума. Музейными сотрудниками того времени была проделана огромная работа по сбору и систематизации экспонатов бывшего горнозаводского музеума и новых артефактов. Последующие поколения музейщиков также внесли немалый вклад в изучение истории края и комплектование коллекций, ставших базой для построения новых музеев в рамках музея-заповедника, созданного в 1987 году.
Историко-краеведческий музей – прямой продолжатель Музеума естественной истории и Горнозаводского музеума, его экспозиции украшают фамильные портреты Демидовых, работы известнейших российских и западноевропейских художников, знаменитые демидовские раритеты и рекламная продукция тагильских заводов XIX века. Экспозиция демонстрирует древнее заселение края – уникальные деревянные предметы с Горбуновского торфяника возрастом до 5 тыс. лет, а также рассказывает об освоении Урала русским населением в XVI–XVII вв.
Действующая экспозиция создана в 1992 г. Она освещает все важные вехи развития края – с древнейших времен до 1917 г.
