Краеведческий музей был открыт в 1918 году на базе Валдайского монастыря. Коллекция колоколов – это основная музейная коллекция, сформировавшаяся к 80-м годам прошлого века. С 1995 года посетители не только могут любоваться экспозицией, но и слушать её. Каждый желающий может освоить приёмы и технику колокольного звона, попробовав самому позвонить.
К 1998 году сформировалась семейная историко-бытовая коллекция. Регулярно проводят тематические выставки в выставочном зале. В экспозицию музея также вошли предметы монастыря Иверского. В 1930 году монастырь закрывают, ценные вещи передают в другие новгородские музеи. Но в 1945 году вновь начинают собирать экспонаты для музея. Музей снова закрывают в 1953 году. Через десять лет открывают городской Валдайский краеведческий музей.
В 1966 году Валдайский музей становится филиалом Новгородского музея-заповедника. Церковь святой Екатерины – новое здание для музея с 1970 года.
Сейчас музей знакомит посетителей с бытом валдайцев, историей Валдая.