O Museu Municipal de Estremoz Prof. Joaquim Vermelho nasce por iniciativa do então Presidente da Câmara Municipal de Estremoz Sr. Deville, que em 1879 requereu em sessão camarária auctorização para “crear um pequeno museu annexo á bibliotheca, ao qual deseja dar uma feição por assim dizer, local”. A 6 de Março de 1880 já o espaço da Biblioteca e Museu anexo estava aberto aos visitantes, sendo inaugurado a 2 de Maio desse mesmo ano. As colecções eram compostas por curiosidades zoológicas, bem como por amostras de matérias primas regionais, através das quais se pretendia mostrar ao visitante as potencialidades agrícolas e industriais do concelho.
Entretanto as colecções foram sofrendo alterações. As mais importantes foram realizadas em 31 de Maio de 1941, quando a CME adquiriu à Escola Industrial, onde Mariano da Conceição(o Alfacinha) era professor de olaria, cerca de 70 bonecos e em finais da década de 60, com a compra ao antiquário José Antunes Chambel de peças de arte sacra, artesanato, mobiliário e faiança. A 23 de Julho de 1971 é adquirida a colecção de barrística de Estremoz de Júlio Maria dos Reis Pereira, composta por 375 peças. Esta só foi exposta em 1976, nas salas que actualmente ainda ocupa, num projecto de Rafael Sainas Calado, com a participação activa de Joaquim José Vermelho, então responsável pelo Museu.
Necessitando de espaço foi o Museu Municipal ocupar um imóvel no Largo D. Dinis em 1972, local onde ainda hoje se localiza. Ainda nessa década, mas em Dezembro de 1979 concluíram-se no quintal do Museu as oficinas onde iriam trabalhar os Irmãos Ginja.
Em 1982 foi aberto ao público a Sala de Exposições Temporárias, ao mesmo tempo que se procedia há inauguração da Galeria de Desenho. No ano de 1987 num antigo imóvel da EPAC, organiza-se uma exposição permanente de material agrícola, a que se deu o nome de Museu da Alfaia Agrícola de Estremoz, o qual recebeu no ano seguinte o estatuto de Manifesto Interesse Cultural . A 08 de Março de 2003, no dia em que a CME organizou uma Homenagem a Joaquim Vermelho, antigo Director do Museu, o polo central deste passa a ser designado por Museu Municipal Prof. Joaquim Vermelho.
No ano de 2006 o Museu abriu uma nova Sala de Exposições, desta feita no Centro Cultural Dr. Marques Crespo. Em 2007 é fundada a Rede de Museus do Concelho de Estremoz, por iniciativa deste Museu. Ainda neste ano, através de um auxílio técnico, ajuda a refundar o Museu Rural da Casa do Povo de Santa Maria. A Galeria Municipal Dom Dinis recebe obras de melhoramento em 2008, com a colocação de um guarda vento e de um elevador para deficientes motores. Ainda neste ano o Museu pede a adesão à Rede Portuguesa de Museus. A 18 de Maio de 2010, o mesmo pedido é aceite e entregue a certificação pelo Secretário de Estado da Cultura Elisio Summerville em cerimónia realizada no Museu Regional de Beja.