Il Museo Diocesano Tridentino venne fondato nel 1903 allo scopo di salvaguardare il patrimonio artistico della diocesi e con l'intento di farne strumento didattico per la scuola d'arte e di archeologia cristiana del Seminario Teologico.
La sua prima sede fu collocata presso il Seminario Minore, edificio requisito con la prima guerra mondiale per essere adibito a ospedale militare. Di conseguenza le raccolte furono smembrate e ricoverate presso la sagrestia della Cattedrale e altri depositi periferici.
Solo nel 1963, in occasione del IV centenario del Concilio di Trento, il Museo poté avere una sede stabile accanto alla Cattedrale di San Vigilio, in Palazzo Pretorio, antica residenza dei principi vescovi. Si trattò di una sorta di rifondazione del museo, che ora acquisiva una sede definitiva e centrale. Non tutti gli ambienti del palazzo però erano stati restaurati, non tutte le raccolte avevano trovato adeguata illustrazione nel primo assetto espositivo.Nel 1991 fu promossa una nuova, radicale ristrutturazione del palazzo, alla quale corrispose la catalogazione delle raccolte ad opera di specialisti dei singoli ambiti di produzione artistica, il restauro di opere precedentemente conservate nei depositi, la ridefinizione del percorso espositivo e il nuovo progetto di allestimento. La complessa operazione, coordinata dall' arch. Domenica Primerano, vide la collaborazione dell'arch. Glauco Marchegiani, responsabile del restauro dell'edificio, e degli architetti Vittoria Wolf e Massimo Iarussi per l'allestimento.Al museo compete anche la custodia della Basilica paleocristiana di San Vigilio e dei reperti archeologici rinvenuti nel corso degli scavi effettuati nel sottosuolo della Cattedrale tra il 1964 e il 1977. Nel 2000 è stata aperta una sede succursale a Villa Lagarina, negli ambienti del settecentesco Palazzo Libera, messi a disposizione dall’amministrazione comunale. Nelle sale è esposto un nucleo di opere d’arte e suppellettili ecclesiastiche di notevole interesse, riferibili alla raffinata committenza della nobile famiglia Lodron, alla quale spettava il diritto di patronato sulla vicina chiesa di Villa Lagarina.