Музей героической обороны и освобождения Севастополя ведет свое начало от знаменитой панорамы «Оборона Севастополя 1854 – 1855 гг.», открытой 14 (27) мая 1905 г. к 50-летию Севастопольской эпопеи. В 1959 г. на легендарной Сапун-горе приняла первых посетителей диорама «Штурм Сапун-горы 7 мая 1944 г». В августе 1960 г. панорама и диорама были объединены в Государственный музей героической обороны и освобождения Севастополя.
27 октября 1965 г. комплекс этих музейных учреждений получил название Музей героической обороны и освобождения Севастополя.
В фондах его хранится более 80 тыс. музейных предметов. Среди них особый интерес представляют коллекции обмундирования русской армии, а также личные вещи участников героической обороны и освобождения Севастополя.
Имеются коллекции нумизматики: русские награды, наградные и отличительные знаки, советские ордена и медали за боевые заслуги и трудовые достижения. Уникальна коллекция якорей XII – XVIII вв.
Коллекция оружия представлена орудиями периода Крымской войны 1853 – 1856 гг. на Малаховом кургане, Историческом бульваре и у обелиска городу-герою Севастополю на мысе Хрустальный, образцами советской боевой техники и вооружения на Сапун-горе (полевая и зенитная артиллерия, бронетанковая техника, гвардейские минометы «катюши», некоторые виды боевой техники Военно-Морского Флота). Музей располагает собраниями огнестрельного и холодного оружия, изготовленного в период обороны Севастополя 1941 – 1942 гг. Есть и коллекция снарядов, в том числе периода гладкоствольной артиллерии середины XIX в.: ядра, картечь, бомбы, гранаты, брандскугели (зажигательные снаряды).