El inmueble de este museo corresponde al Exconvento de Nuestra Señora de la Asunción, erigido por frailes franciscanos con mano de obra indígena. El templo posee un techo interior único en el país por su artesonado de madera labrada estilo mudéjar con aplicaciones de hoja de oro. El recinto ha tenido diferentes usos, entre otros, presidio, colegio, cuartel y hasta vivienda de los trabajadores que participaron en distintas obras de restauración.

Después de diversos intentos por crear un museo regional, la antropóloga Yolanda Ramos Galicia fue comisionada en 1978 por el Centro Regional INAH Puebla-Tlaxcala para encargarse de esta tarea. Finalmente, el 28 de marzo de 1981, se inauguró este espacio, y en 2015, después de una restauración profunda del espacio, se reinauguró el museo con una nueva propuesta expositiva.

El acervo total consta de unos tres mil objetos, entre los que se encuentran restos óseos muy antiguos, esculturas pétreas y pinturas, que, junto con los de reciente recuperación, como los hallados en Quimicho, y piezas finas de mayólica de los siglos XVI y XVII, se conservan y exhiben en exposiciones temporales nacionales e internacionales.

Cuenta con 10 salas de exposición permanentes:

Introducción y Paleontología (de 84.5 m²)

En esta sala se aborda la historia de los primeros humanos en Tlaxcala a través de fósiles, mapas de rutas migratorias y reproducciones gráficas.

Mesoamérica (de 34 m²)

Se desarrolla el concepto de la región cultural con mapas, textos y módulos didácticos.

Arqueología (de 102 m²)

Compuesta por objetos arqueológicos que ilustran la presencia de sociedades antiguas en Tlaxcala, desde el periodo Formativo Medio (800 a.C.-100 d.C.) hasta el Epiclásico (650-900 d.C.).

Posclásico (de 36 m²)

Se exhiben objetos arqueológicos del periodo Posclásico Tardío (1250-1519 d.C.).

Contacto (de 40.5 m²)

Se muestran bienes culturales y réplicas que representan la alianza político-militar establecida entre los españoles y los tlaxcaltecas. Algunos de los objetos de esta sala son el Lienzo de Tlaxcala, una armadura y pica de un soldado español y un estandarte de la virgen María.

Módulos Táctiles (de 75 m²)

Se cuenta con un área diseñada para brindar información sobre los contenidos de la exposición permanente a personas con discapacidad (débiles visuales, ciegos, hipoacúsicos y sordos).

Sala de San Antonio (de 131 m²)

Consta de 10 óleos de gran formato del siglo XVIII sobre la vida de san Antonio de Padua, los cuales servían de ejemplo de sus virtudes a los miembros de la orden en el convento.

Sala de Historia Religiosa (de 45 m²)

Se muestra la adopción del cristianismo, construcciones religiosas y la expansión del cristianismo.

Sala de Gobierno Indígena y Comercio (de 48 m²)

Esta sala aborda el cabildo indígena y el gobierno español y se exhiben óleos de los cuatro señores de Tlaxcala, un arcón de cuatro llaves, bastones de mando, herramientas, pesos y medidas.

Sala de Siglo XX (de 40 m²)

La sala está dedicada al gobierno porfiriano, la Revolución en Tlaxcala y las redes ferroviarias en el estado.

Cuenta con una sala de exposición temporal (de 84 m²).

28 de marzo de 1981