พิพิธภัณฑสถานแห่งชาติ กำแพงเพชร จัดตั้งขึ้นเพื่อเป็น พิพิธภัณฑสถานประจำแหล่งประวัติศาสตร์และโบราณคดี โดยเริ่มก่อสร้างเมื่อปี พ.ศ. ๒๕๑๐ และมีพิธีเปิดอย่างเป็นทางการเมื่อวันที่ ๑๙ มีนาคม พ.ศ. ๒๕๑๔ โดยพระบาทสมเด็จพระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดช ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้นายสุกิจ นิมมานเหมินทร์ รัฐมนตรีว่าการกระทรวงศึกษาธิการในขณะนั้นเป็นผู้แทนพระองค์

เมื่อแรกสร้างพิพิธภัณฑสถานแห่งชาติ กำแพงเพชร มีอาคารทรงไทยประยุกต์สองชั้นก่ออิฐถือปูนเพียงหลังเดียว ชั้นล่างจัดแสดงพัฒนาการทางประวัติศาสตร์ของจังหวัด กำแพงเพชรตั้งแต่สมัยก่อนประวัติศาสตร์เรื่อยมาจนถึงสมัย รัตนโกสินทร์ ชั้นบนจัดแสดงโบราณวัตถุศิลปวัตถุศิลปะสุโขทัย และศิลปะอยุธยาที่พบในจังหวัดกำแพงเพชรและจังหวัดใกล้เคียง

ต่อมาได้รับงบประมาณก่อสร้างอาคารเพิ่มเติมอีก ๓ หลัง โดยมีทางเชื่อมระหว่างอาคารแต่ละหลังโดยรอบ ใน พ.ศ. ๒๕๕ ได้รับการจัดสรรงบประมาณในการปรับปรุงการจัดแสดง นิทรรศการถาวรในส่วนครึ่งแรก และได้รับจัดสรรงบประมาณ เพิ่มเติมใน พ.ศ. ๒๕๕๖ เพื่อทำการปรับปรุงนิทรรศการในส่วน ครึ่งหลัง การจัดแสดงนิทรรศการถาวรจึงแบ่งออกเป็นส่วนต่างๆ ดังนี้

อาคารนิทรรศการ ๑ จัดแสดงเรื่องราวของเมืองกำแพงเพชร ตั้งแต่ยุคก่อนประวัติศาสตร์เรื่อยมาจนถึงยุคประวัติศาสตร์ โดยแบ่งยุคสมัยเป็นสมัยทวารวดี สมัยลพบุรี และสมัยสุโขทัย

อาคารนิทรรศการ ๒ จัดแสดงยุคสมัยทางประวัติศาสตร์ โดยต่อเนื่องมาจากอาคารนิทรรศการ ๑ แบ่งเป็นสมัยอยุธยา และสมัยรัตนโกสินทร์

อาคารนิทรรศการ ๓ จัดแสดงนิทรรศการถาวรในส่วน สุดท้ายคือ กำแพงเพชรในปัจจุบัน และชนกลุ่มน้อยซึ่งจะ เชื่อมกับส่วนโถงประชาสัมพันธ์แนะนำจังหวัดกำแพงเพชร