Национальный музей героической обороны и освобождения Севастополя – это прежде всего музей истории города-героя. Почти полвека многие поколения научных сотрудников собирают, хранят, изучают и выставляют на обозрение посетителей реликвии, отражающие историю Севастополя, создания и развития двух флотов – Черноморского флота России и Военно-Морских сил Украины.
Начало современному музею положила знаменитая севастопольская Панорама. "Штурм 6 июня 1855 г." – под таким названием она была открыта на Историческом бульваре в 1905 году – к 50-летию обороны города в период Восточной (Крымской) войны 1853–1856гг. Разрушенная во время Великой Отечественной войны, Панорама была воссоздана и открылась вновь в 1954 г. под названием "Оборона Севастополя 1854–1855 гг.".
На месте памятных событий Великой Отечественной войны – на легендарной Сапун-горе – в 1959 г. приняла своих первых посетителей Диорама «Штурм Сапун-горы 7 мая 1944 г.».
6 августа 1960 года Постановлением Совета Министров УССР был создан Государственный музей героической обороны и освобождения Севастополя на базе объединения Панорамы и Диорамы, которые стали отделами музея.
Впоследствии были образованы и другие отделы музея. Их экспозиции открылись в Оборонительной башне Малахова кургана, в доме №46 по ул. Ревякина, где в 1942–1944 гг. находился штаб севастопольского подполья. В 1973 году на баланс музея передали Собор св. Равноапостольного Князя Владимира – усыпальницу прославленных адмиралов. В 1977 в структуре музея появился отдел истории Севастопольской комсомольской организации, экспозиция которого существовала до 1991 г.
В 1965 г. музей стал научно-исследовательским и культурно-просветительным учреждением первой категории. До 1991 года его ежегодная аудитория составляла от 2,5 до 3 млн. человек.
В разные годы директорами музея были: В.Г. Колодкин (1960–1965), П.М. Рогачев (1965–1982), Ю.И. Мазепов (1982–2006); с 2006 года музей возглавляет
А.А. Рудометов.
За период существования музея его коллектив 35 раз награждался грамотами и дипломами Совета Министров СССР, Совета Министров УССР, Министерства культуры СССР, Министерства культуры УССР, Главных комитетов ВДНХ СССР и УССР; Почетной грамотой и знаком «За заслуги перед городом-героем Севастополем» (2001), Почетной грамотой Кабинета Министров Украины (2005).
Указом Президента Украины В.А. Ющенко №437/2008 от 14.05.2008 г. музею придан статус национального.
С 1991 года музей относится к коммунальной собственности города. Находится в системе Министерства культуры и туризма Украины, подчиняется непосредственно Управлению культуры и туризма Севастопольской городской госадминистрации.