พิพิธภัณฑ์คาร์ดิฟฟ์ตั้งอยู่ในห้องสมุดเก่า ทางด้านเหนือสุดของถนนเดอะเฮส์อาคารนี้เปิดในปี 1882 โดยนายกเทศมนตรีเมืองคาร์ดิฟฟ์^{[ 2 ]}ในชื่อห้องสมุด พิพิธภัณฑ์ และโรงเรียนวิทยาศาสตร์และศิลปะแห่งคาร์ดิฟฟ์ ซึ่งรวมถึงหอศิลป์ด้วย^{[ 3 ] [ 4 ]}โรงเรียนวิทยาศาสตร์และศิลปะตั้งอยู่ในอาคารนี้จนถึงปี 1890 เมื่อย้ายไปยังอาคารที่เป็นส่วนหนึ่งของวิทยาลัยมหาวิทยาลัย^{[ 5 ]}ห้องสมุดกลางย้ายไปยังอาคารใหม่ที่ตั้งอยู่บนถนนเซนต์เดวิดส์ลิงก์เมื่อวันที่ 3 ธันวาคม 1988 ^{[ 6 ]}

สภาเมืองคาร์ดิฟฟ์ได้พยายามหาทางใช้ประโยชน์จากห้องสมุดเก่าอย่างถาวรนับตั้งแต่การปิดศูนย์ศิลปะทัศนศิลป์คาร์ดิฟฟ์ในปี 2000 ^{[ 7 ]}

แผนปฏิบัติการพื้นที่ส่งเสริมการเติบโตด้านการท่องเที่ยวเชิงกลยุทธ์ของคาร์ดิฟฟ์ ซึ่งได้รับการสนับสนุนจากสภาเมืองคาร์ดิฟฟ์และคณะกรรมการการท่องเที่ยวแห่งเวลส์ (ปัจจุบันคือ Visit Wales ) ได้พิจารณาองค์ประกอบสำคัญที่จำเป็นต่อการพัฒนาคาร์ดิฟฟ์ให้เป็นจุดหมายปลายทางการท่องเที่ยว และมาพร้อมกับเงินทุน 2 ล้านปอนด์สำหรับโครงการต่างๆ เช่น การพัฒนาพิพิธภัณฑ์คาร์ดิฟฟ์โดยเฉพาะ ส่งผลให้มีการแต่งตั้งที่ปรึกษาในปี 2545 เพื่อจัดทำรายงานความเป็นไปได้สำหรับพิพิธภัณฑ์มีชีวิตแห่งคาร์ดิฟฟ์ ซึ่งได้รับทุนสนับสนุนร่วมกันจากสภาเมืองคาร์ดิฟฟ์และสภาพิพิธภัณฑ์แห่งเวลส์ (ปัจจุบันคือ CyMAL) รายงานสรุปว่าคาดว่าจะมีผู้เข้าชมประมาณ 130,000 คนต่อปี โดยอิงจากการเข้าชมฟรี สถานที่ตั้งใจกลางเมืองเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับพิพิธภัณฑ์ที่เข้าถึงได้ง่ายสำหรับผู้เข้าชมและชุมชน ควรเน้นที่การเติบโตทางอุตสาหกรรมของคาร์ดิฟฟ์ในช่วง 200 ปีที่ผ่านมา และองค์ประกอบเชิงโต้ตอบที่แข็งแกร่งเป็นสิ่งจำเป็น โดยมีกิจกรรมสำหรับเด็ก เช่น เสียงและภาพยนตร์^{[ 8 ]}

ข้อเสนอสำหรับการพัฒนาโครงการพิพิธภัณฑ์ได้รับการอนุมัติ ซึ่งรวมถึงการแต่งตั้งเจ้าหน้าที่โครงการพิพิธภัณฑ์ประจำอยู่ที่ห้องสมุดเก่า เพื่อดำเนินการจัดนิทรรศการ การประชุมเชิงปฏิบัติการ และการปรึกษาหารือกับชุมชนและกลุ่มต่างๆ เพื่อพัฒนาเนื้อหาสำหรับพิพิธภัณฑ์ทั้งหมด จากการสำรวจความคิดเห็นของประชาชนในเมืองคาร์ดิฟฟ์ พบว่า 81.3% มีแนวโน้มมากหรือค่อนข้างมากที่จะไปเยี่ยมชมพิพิธภัณฑ์ที่อุทิศให้กับประวัติศาสตร์ของเมืองคาร์ดิฟฟ์^{[ 9 ]}

การเฉลิมฉลองครบรอบ 100 ปีของคาร์ดิฟฟ์เริ่มต้นขึ้นในปี 2548 โดยคาร์ดิฟฟ์ได้กลายเป็นเมืองในปี 2548 และเป็นเมืองหลวงในปี 2598 เงินทุนจากคณะกรรมการมิลเลนเนียมและสภาเมืองคาร์ดิฟฟ์สำหรับกิจกรรมเฉลิมฉลองได้ให้ทุนสนับสนุนโครงการนิทรรศการแรกของโครงการพิพิธภัณฑ์ ต่อจากนิทรรศการ Moving Storiesนิทรรศการ Century ของคาร์ดิฟฟ์ได้เปิดขึ้นเพื่อให้เห็นภาพรวมว่าเมืองมีการเปลี่ยนแปลงอย่างไรระหว่างปี 2548 ถึง 2548 มีผู้เข้าชมนิทรรศการ 20,947 คนในช่วง 6 เดือน นิทรรศการเหล่านี้สร้างขึ้นจากเรื่องราวของผู้คนพร้อมเนื้อหาด้านการศึกษาและองค์ประกอบแบบโต้ตอบ จากการสำรวจผู้เยี่ยมชมคาร์ดิฟฟ์ปี 2548 ซึ่งเป็นการสำรวจประจำปีของผู้เยี่ยมชมคาร์ดิฟฟ์ประมาณ 1,000 คน พบว่า 68% ของผู้ตอบแบบสอบถามกล่าวว่าพวกเขามีแนวโน้มที่จะไปเยี่ยมชมพิพิธภัณฑ์ในคาร์ดิฟฟ์มากหรือค่อนข้างมาก^{[ 10 ]}

ในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2549 โครงการลงทุนที่เสนอต่อสภาเมืองคาร์ดิฟฟ์ประสบความสำเร็จ ข้อผูกพันด้านรายได้สำหรับการพัฒนาโครงการได้รับการอนุมัติพร้อมกับข้อตกลงในหลักการที่จะสนับสนุนค่าใช้จ่ายด้านเงินทุนจำนวน 4 ล้านปอนด์^{[ 11 ]}

ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2549 South Wales Echoได้เปิด ตัวแคมเปญ Our Cardiff Museumซึ่งสอบถามผู้อ่านว่าควรมีธีมอะไรบ้างในพิพิธภัณฑ์ฉบับสุดท้าย มีวัตถุและเรื่องราวอะไรบ้างที่พวกเขาอาจมี และโดยทั่วไปแล้วได้แสดงการสนับสนุนอย่างมาก^{[ 12 ]}

ในเดือนเมษายนและพฤษภาคม พ.ศ. 2550 ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการวางแผนสำหรับพิพิธภัณฑ์แห่งใหม่ Redman Design และโครงการพิพิธภัณฑ์คาร์ดิฟฟ์ได้รวบรวมกลุ่มคนหลากหลายจำนวน 25 คน ซึ่งเป็นตัวแทนของสมาคมประวัติศาสตร์ท้องถิ่น องค์กรชุมชน นักประวัติศาสตร์ หอจดหมายเหตุ ห้องสมุด สื่อมวลชน นักการศึกษา การท่องเที่ยว และศิลปิน กลุ่มดังกล่าวได้หารือเกี่ยวกับ 'เหตุผล' 'ใคร' 'อะไร' และ 'อย่างไร' ของพิพิธภัณฑ์ โดยได้เสนอแนวคิดที่ Redman Design จะสามารถนำไปใช้ในการออกแบบพิพิธภัณฑ์ได้^{[ 13 ]}

ในเดือนมกราคม พ.ศ. 2551 ได้มีการจัดให้มีการปรึกษาหารือสาธารณะเพื่อดูแผนงานของพิพิธภัณฑ์ที่ดำเนินการไปแล้ว ข้อเสนอแนะส่วนใหญ่เกี่ยวกับธีมของพิพิธภัณฑ์ได้รับการรวมเข้าไว้ในการออกแบบ นอกจากนี้ยังมีคณะกรรมการด้านการเข้าถึง การเรียนรู้ และเยาวชน รวมถึงกลุ่มโฟกัสที่ให้คำแนะนำเกี่ยวกับแง่มุมเฉพาะของการออกแบบและเนื้อหา^{[ 14 ]}ในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2551 แบบร่างการออกแบบพิพิธภัณฑ์ก็เสร็จสมบูรณ์^{[ 15 ]}

ในปี 2019 พิพิธภัณฑ์ Cardiff Story ได้เปลี่ยนชื่อเป็นพิพิธภัณฑ์ Cardiff หลังจากมีการปรึกษาหารือกับประชาชน^{[ 16 ]}

ในเดือนมกราคม พ.ศ. 2566 สภาเมืองคาร์ดิฟฟ์ได้เปิดการปรึกษาหารือเกี่ยวกับอนาคตของพิพิธภัณฑ์ หนึ่งในตัวเลือกคือให้พิพิธภัณฑ์คาร์ดิฟฟ์ออกจากห้องสมุดเก่าและกลายเป็นนิทรรศการเคลื่อนที่ ซึ่งจะช่วยประหยัดงบประมาณของสภาได้ถึง 266,000 ปอนด์ต่อปี^{[ 17 ]}มีการประท้วงเกิดขึ้นในเดือนกุมภาพันธ์ ส่งผลให้สภาตัดสินใจที่จะคงพิพิธภัณฑ์ไว้ในห้องสมุดเก่าในขณะที่ดำเนินการ "การตรวจสอบอย่างละเอียด" เกี่ยวกับแนวทางที่ดีที่สุด^{[ 18 ]}สัญญาเช่าใหม่ระยะเวลาห้าปีได้รับการอนุมัติในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2566 ^{[ 19 ]}