조선시대 이후 서울의 역사와 서울 사람들의 생활, 현대 서울로의 변화 과정을 보여주기 위하여 설립된 도시역사박물관으로, 2002년 5월 21일 개관하였다.
건물은 건축가 김종성이 설계하였으며, 지하 1층, 지상 3층, 총면적 20,882㎡이다. 조직은 관장 이하 경영지원부와 학예연구부로 구성되어 있으며, 분관으로 청계천문화관, 동대문역사관, 한성백제박물관, 몽촌역사관이 있다.
상설전시는 1존 조선시대 서울, 2존 개항․ 대한제국기 서울, 3존 일제강점기 서울, 4존 고도성장기 서울, 5존 도시모형영상관 등 5개 존으로 구성되어 있다. 기증전시실에는 800여 점의 기증유물이 전시되어 있으며, 야외 전시장에는 종루 주춧돌, 옛 조선총독부 부재, 콘크리트 광화문 부재 등이 전시되어 있다. 또한 서울의 역사문화와 도시 성장사를 깊이 있게 이해하기 위한 다양한 기획전시를 개최하고 있다.
교육프로그램으로는 어린이역사탐험교실, 청소년 인턴제, 박물관대학, 외국인 역사문화교실 등 서울의 역사와 문화를 알리는 다양한 프로그램을 운영하고 있다.
조사연구 활동으로 아현동, 왕십리, 이태원, 세운상가, 창신동, 동대문시장, 명동 등 재개발 등으로 빠르게 변하고 있는 지역을 대상으로 도시생활문화조사를 실시하고 있으며, 북한산 삼천사지, 종묘광장, 서울성곽 등 서울의 문화유적에 대한 조사도 실시하고 있다.
유물은 대동여지도, 동여도, 흥선대원군 이하응 초상, 용비어천가 등 보물 21점을 비롯하여 고지도, 고문서와 전적, 사진자료, 운현궁 유물 등 약 12만 여점을 소장하고 있다. 특히 서울 도시역사박물관의 특징을 살려 서울과 관련된 자료를 중심으로 자료를 지속적으로 수집하고 있으며, 최근에는 대중음식점, 봉제공장 등 60년대 이후 서울의 급격한 도시화 관련 자료와 함께 현재 서울의 변화과정을 담고 있는 자료들로 수집범위를 확대하고 있다.
서울역사박물관은 기존의 고고학이나 미술사 중심의 박물관과 다른 도시 서울의 성장과 변화, 그 속에 살았던 사람들의 삶과 문화를 주제로 한 도시역사박물관이라는 점에 그 의의가 있다.