Idealizado pelo Dr. João Calado Rodrigues em 1943, só em 1966 a Câmara Municipal viria a convidar a Dr.ª Maria Amélia Horta Pereira, 1967, para estudar as coleções e elaborar um projeto de Museu, concretizado em 1986.

O novo ciclo do museu iniciou-se em 2000 com a descoberta a 6 de Setembro de gravuras rupestres no vale do rio Ocreza, e o subsequente pedido da autarquia, dirigido ao CEIPHAR (Centro Europeu de Investigação da Pré-História do Alto Ribatejo), para que propusesse um novo programa museológico e museográfico.

O novo ciclo do Museu foi acompanhado pela celebração de diversos protocolos entre a autarquia e várias entidades nacionais e internacionais como o Instituto politécnico de Tomar, o CEIPHAR, o IPA. Estes acordos foram definindo uma rede de parcerias, merecendo destaque a criação de um concelho consultivo internacional e o acordo com a Federação Internacional de Organizações de Arte Rupestre para a criação de uma Biblioteca Internacional de Arte Rupestre.

A 28 de Novembro de 2001 o Museu, que antes se limitava ao piso intermédio do edifício em que se encontra instalado, conquistou o piso térreo e reabriu as suas portas com a exposição “O Tempo Antes do Tempo - Caçadores paleolíticos de Mação e do Sul da Europa”.

Entre Agosto de 2003 e Março de 2005 todo o edifício foi reestruturado e, em 18 de Março desse ano, foi inaugurada a exposição permanente “Um Risco na Paisagem”. Em 18 de Maio de 2007, o Museu alargou-se a um novo edifício, hoje Instituto Terra e Memória, ampliando as áreas expositivas e laboratoriais.