La nascita dei Musei Capitolini risale al 1471, quando il papa Sisto IV donò al popolo romano un gruppo di statue bronzee conservate fino ad allora al Laterano, che costituirono il nucleo iniziale della raccolta. Le collezioni furono successivamente incrementate dai pontefici con opere provenienti dagli scavi di Roma, dal Vaticano o acquistate appositamente per il museo, come la collezione Albani. 

Intorno alla metà del XVIII secolo Benedetto XIV fondò la Pinacoteca. Le raccolte archeologiche si arricchirono notevolmente alla fine dell'Ottocento con i rinvenimenti degli scavi per la costruzione di interi quartieri della città, divenuta capitale d'Italia.

Le raccolte dei Musei Capitolini sono esposte nei due edifici che insieme al Palazzo Senatorio delimitano la piazza del Campidoglio, il Palazzo dei Conservatori e il Palazzo Nuovo, collegati tra loro da una galleria sotterranea che ospita la Galleria Lapidaria e conduce all'antico Tabularium, le cui arcate monumentali si affacciano sul Foro Romano. 

Nel Palazzo Nuovo, in un ordinamento museale di grande fascino rimasto sostanzialmente invariato dal Settecento, sono conservate le raccolte di sculture antiche frutto del collezionismo delle grandi famiglie nobiliari dei secoli passati: famosissime le raccolte dei busti di filosofi e di imperatori romani, la statua del Galata morente, la Venere Capitolina e l'imponente statua di Marforio che domina il cortile.

Il Palazzo dei Conservatori mostra nelle sale dell'Appartamento l'originale nucleo architettonico dell'edificio, decorato da splendidi affreschi con le storie di Roma e nobilitato dalla presenza degli antichi bronzi capitolini: la Lupa, lo Spinario, il Bruto Capitolino.

La grande aula vetrata recentemente realizzata al primo piano del palazzo custodisce la statua equestre in bronzo di Marco Aurelio, già sulla piazza capitolina, e gli imponenti resti del tempio di Giove Capitolino, affiancati da una sezione dedicata alla più antica storia del Campidoglio, dalle prime frequentazioni alla costruzione dell'edificio sacro, con i risultati dei recenti scavi. 

Le sale che si affacciano sull'aula ospitano le opere provenienti dagli Horti dell'Esquilino, quelle di raccordo con l'Appartamento dei Conservatori la Collezione Castellani, testimonianza del collezionismo ottocentesco.

Al secondo piano la Pinacoteca Capitolina presenta, in un percorso ordinato cronologicamente dal tardo Medioevo al Settecento, opere di grande rilevanza, come i quadri del Caravaggio (la Buona Ventura e il San Giovanni Battista), la grande tela del Guercino (il seppellimento di Santa Petronilla) e un consistente nucleo di dipinti di Guido Reni e Pietro da Cortona. 

Nel Palazzo Caffarelli-Clementino sono situati il Medagliere Capitolino, con le preziose raccolte di monete, medaglie, gemme e gioielli, e uno spazio dedicato alle mostre temporanee.