Историческият музей има следните отдели – Археология, Етнология, Българските земи XV – XIX век, Нова, най-нова история и Природонаучен отдел. Към музея функционират като обслужващи звена специализирана библиотека с над 6000 тома научна литература – старопечатни книги и периодичнииздания и фондохранилище, организирано в самостоятелна сграда. През 1964 г. е построена двуетажна музейна сграда с площ от 400 кв. м, в която е изградена експозиция, посветена на участието на Панагюрище в Априлското въстание през 1876 г.На 16 април 2012 г. в двора на музея се откри новоизградена зала-трезор на Панагюрското златно съкровище, дарение от „Асарел-Медет” АД и лично от д-р инж. Лъчезар Цоцорков – меценат на културата. Музейният комплекс, освен сградата на историческия музей, включва:

• зала-трезор на Панагюрското златно съкровище;
• самостоятелна експозиционна зала за изложби, построена през 1986 г.
• Дудекова къща – архитектурно – исторически паметник с национално значение, построена през средата на XIX век;
• Джунова къща – с разположена в нея тематична експозиция „Панагюрска златарска школа“
• Синя Хаджидимитрова къща – с разположена в нея колекция на дарение „Иван Деянов“
• Бяла Хаджидимитрова къща, в която е разположена музейната библиотека
• Неразделна част от Исторически музей-Панагюрище са : къща-музей „Райна Княгиня”, Тутева къща, Лекова къща, Дринова къща, Природонаучен музей.

Музеят обслужва Мемориалния комплекс „Априлци“, посветен на участниците в Априлското въстание от 1876 г., историческата местност „Оборище“.