Jedna z najstarszych kolekcji starożytności na Wołyniu i Ukrainie została założona w 1887 r. – wtedy w mieście w celu zachowania i badania starożytnych zabytków społeczność Włodzimierza zorganizowała starożytny magazyn.
Na początku XX wieku w zbiorach Starożytnego Magazynu, który stał się pierwowzorem obecnego muzeum, znajdowały się setki cennych eksponatów: starodruki, rękopisy (m.in. Ewangelia XVI w.), ikony, monety. Muzeum kierował miejscowy historyk-entuzjasta, szlachcic O.M. Dwernicki (1838-1906), przewodniczący Bractwa św. Włodzimierza.
W okresie międzywojennym muzeum historyczne znajdowało się w pomieszczeniach Klasztoru Dominikanów, zabytku architektury XV-XVIII wieku. Dzisiaj Włodzimierz-Wołyńskie Muzeum Historyczne znajduje się w domu rodzinnym O. Dwernickiego, zabytku architektury XIX wieku.
W muzeum przechowywane są około 20 000 eksponatów funduszu podstawowego: archeologia, numizmatyka, malarstwo ikon, sztuka dekoracyjna i użytkowa, etnografia; dokumenty pisemne, starodruki, fotografie. Regularnie odbywają się wycieczki do ekspozycji muzealnej, a także wycieczki do zabytków architektonicznych i archeologicznych Włodzimierza-Wołyńskiego i rejonu. W muzeum regularnie odbywają się wystawy tematyczne, a także osobiste wystawy artystów.
Muzeum współpracuje z Wołyńskim i Rówieńskim Muzeami Krajoznawczymi, Lwowską Biblioteką im. Stefanyka NAN, a także Muzeum Zamojskich (Polska).