Muziejaus pradžia siejama su 1830 m. Žano Fransua Šampoljono laišku Egipto valdytojui Muhamedui Ali Pašai, kuriame prašoma pastatyti pastatą Senovės Egipto artefaktų saugojimui. 1835 m. rugpjūčio 5 d. dekretu Muhamedas Ali nurodė, kad visi surinkti faraonų karalystės laikotarpio Egipto objektai būtų kolekcionuojami ir siunčiami į Kairą. 1848 m. jie buvo laikomi kalbos mokyklos sandėlyje prie Azbakijos sodų, iš kur jų daugelis buvo išvogti. Chedivo Abaso I valdymo metu 1851 m. kolekcija perkelta į Kairo citadelę, kur buvo saugi, ir 1855 m. didelė dalis artefaktų buvo padovanoti Austrijos erchercogui Maksimilijonui bei perkelti į Vienos Meno istorijos muziejų. 1858 m. chedivas Saidas Egipto Senienų Tarnybos vadovu paskyrė prancūzų archeologą Ogiustą Marjetą, kuris buvo dirbęs Luvre ir turėjo muziejininko darbo patirties. O. Marjetas rastus artefaktus sandėliavo Nilo laivininkystės kompanijos pastate Bulako upės uoste. Ilgainiui pastatas buvo praplėstas ir 1863 m. chedivas Izmailas Paša inauguravo Bulako muziejų.

Bulako muziejus buvo nesaugioje nuo Nilo potvynių vietoje ir 1878 m. buvo rimtai vieno iš jų apgadintas. Be to, nuolat atrandant naujų artefaktų muziejaus pastatas tapo per mažu. Po O. Marjeto mirties 1881 m. Tarnybos ir muziejaus vadovu paskirtas Gastonas Maspero. 1883 m. jis publikavo muziejaus gidą. 1887 m. kolekcija buvo laikinai perkelta į Izmailo Pašos rūmus Gizoje. 1890 m. chedivas Taufikas Paša atidarė dalį muziejaus salių lankytojams ir 1891 m. inauguruotos likusios salės. 1893−1895 m. laikotarpiu buvo surengtas tarptautinis konkursas naujo muziejaus pastato projektui. Buvo pateikti 87 projektai, laimėtoju tapo prancūzo Marselio Diurjono projektas. Statyboms pasamdyta italų „Garozzo-Zaffarani“ firma. 1897 m. balandžio 1 d. patiestas pamatinis akmuo, statybos baigtos ir muziejus atidarytas 1902 m. lapkričio 15 d. pačiame Kairo centre, kur dabar yra Tahriro aikštė. Pirmojo Tarnybos vadovo Ogiusto Marjeto kapas įrengtas muziejaus sode. Jį supa 23 kitų žymių pasaulio egiptologų biustai, tarp jų: J.-F. Champollion, K. R. Lepsius, G. Maspero, V. Goleniščevas.

2003 m. Egipto valdžia surengė konkursą naujo muziejaus prie Gizos projektui. Šį muziejų planuojama užbaigti statyti 2018 m. ir į jį bus perkeltos Kairo muziejaus kolekcijos.