Подольский краеведческий музей открылся 11 июня 1971 года. Первоначально он находился в центре города, на площади имени Карла Маркса, в небольшом двухэтажном здании. В настоящее время в этом здании располагается воскресная школа при Троицком соборе. Музей был основан благодаря усилиям инициативных граждан-энтузиастов, а его первым директором стал историк Сергей Владимирович Кауц.
С момента открытия жители начали передавать музею различные предметы, обладающие исторической ценностью, тем самым формируя основу его коллекции. Фонд также пополнялся археологическими находками, обнаруженными в ходе исследовательских экспедиций. Известный биолог Зиновий Яковлевич Шехтель передал музею уникальную природную экспозицию, посвящённую флоре и фауне Подольского края. К 1974 году экспозиция «Природа» была полностью оформлена в виде диорамы.