Bilecik şehir merkezinde yer alan müze binası, askeri amaçlı kullanılmak üzere iki katlı olarak inşa edildi (1794). 1921ve 1922 yıllarındaki Yunan işgali sırasında yanarak enkaz haline gelen yapı, Kurtuluş Savaşı sonrasında temelleri üzerine yeniden inşa edildi. Müze uzun yıllar boyunca üst katı adliye, alt katı ise hapishane olarak kullanıldı. Altı koğuş, dört oda, üç atölye, üç ambar, üç münferit hücre ve bir hamamdan oluşan yapının, hükümlülere ve sanıklara mahsus iki avlusu bulunmaktadır. 1995 yılına kadar hapishane olarak kullanılan yapı, adliye ve hapishanenin başka bir yere taşınmasından sonra müze binası olarak kullanılmak üzere, 1996 yılında Kültür ve Turizm Bakanlığı’na devredildi.

Kültür ve Turizm Bakanlığı’na bağlandıktan sonra kapsamlı bir restorasyona tabi tutulan yapı, Bilecik Müzesi olarak 20. 04. 2007 tarihinde hizmete açıldı. Müzede kronolojik sergileme biçimi benimsendi. Müze 1102 envanterlik arkeolojik eser, 731 adet sikke ve 317 etnografik eserden meydana gelmektedir. Müze üç galeriden oluşmaktadır. Müzenin arkeoloji galerilerinde Roma dönemi ağırlıklı olmak üzere; Paleolotik, Neolitik, Tunç, Hellenistik, Roma, Bizans ve Osmanlı dönemine tarihlenen eserler sergilenmektedir. Müze bahçesinde de Roma ve Bizans dönemlerine tarihlendirilen mezar stelleri ve çeşitli taş eserler (mezar stelleri, sütun başlıkları, lahitler ve vaftiz tekneleri) gibi arkeolojik nesneler sergilenmektedir. Etnografik galerilerde ise; Osmanlı Devleti’nin kuruluşu ile ilgili tasvirler, oba ve ev yaşantısından kesitler, savaş aletleri, seramik ve metalden yapılmış gündelik mutfak kapları, Bilecik yöresine ait giysiler ve süs eşyaları yer almaktadır. Ayrıca koridordaki panolarda, Bilecik’te bulunan sivil mimari örnekleri de sergilenmektedir.