Das Museum wurde am 23. Oktober 1936 durch ein Dekret der Generalitat de Catalunya ins Leben gerufen. Den Grundstock des Museums bildete die Modell- und Instrumentensammlung der 1769 gegründeten Nautikschule Barcelonas. Seit 1935 befanden sich die Gebäude der ehemaligen Werften im Eigentum der Stadt Barcelona (katalanisch Drassanes Reials de Barcelona). Als Barcelona 1936 im Spanischen Bürgerkrieg bombardiert wurde, traf man die Entscheidung, die wichtigsten Stücke nach Seva auszulagern. Kriegsbedingt eröffnete das Museu Marítim erst am 18. Januar 1941. Seit 1999 stehen Teile des Museums der Öffentlichkeit für Veranstaltungen und Ausstellungen zur Verfügung. 1985 wurde die Fläche des Museums stark erweitert.