Muzeum Politechniki Łódzkiej powstało w 1985 r., w roku jubileuszu czterdziestolecia Uczelni. Pomysł jego utworzenia zgłosił na początku 1985 roku doc. Marian Mieszkowski, bliski współpracownik twórcy i pierwszego rektora Politechniki Łódzkiej - prof. Bohdana Stefanowskiego.
Propozycja powołania muzeum została zaakceptowana przez rektora i senat. Jednostkę organizacyjnie związano z Biblioteką Główną Politechniki Łódzkiej, natomiast opiekę merytoryczną sprawowała nad nim Rada Muzeum działająca przy Klubie Seniora. Opracowany przez Radę Muzeum regulamin zatwierdził 8 listopada 1985 roku prorektor ds. nauki prof. Czesław Strumiłło.
W 1992 r., w związku ze zbliżającym się jubileuszem pięćdziesięciolecia Politechniki Łódzkiej, Rada Muzeum przekształcona została w Rektorską Komisję Historyczną, a decyzją rektora powołano Pracownię Historyczną Politechniki Łódzkiej. Do jej głównych zadań zaliczono gromadzenie materiałów dotyczących historii Uczelni, prowadzenie całokształtu spraw związanych z Muzeum oraz opracowywanie publikacji dotyczących historii Politechniki Łódzkiej.
W październiku 2000 r. Muzeum otrzymało nowe, obszerniejsze pomieszczenia o powierzchni 100 m2 w gmachu Wydziału Mechanicznego, w których mieści się do dzisiaj. Przeniesienie Muzeum do nowych pomieszczeń pozwoliło na jednoczesne zaistnienie ekspozycji stałej ukazującej historię Uczelni oraz prezentowanie wystaw okolicznościowych.
W październiku 2019 r. w związku z 75. rocznicą powstania Politechniki Łódzkiej rektor prof. dr hab. inż. Sławomir Wiak Zarządzeniem nr 52/2019 powołał Muzeum Politechniki Łódzkiej jako jednostkę ogólnouczelnianą podległą rektorowi.