Das Museum in der Burg Mylau geht in seinen Ursprüngen auf den Mylauer Naturkundeverein zurück. Der Verein bestand bereits seit 1876 und hatte sein Domizil zunächst in einem Restaurant, am unweit der Burg gelegenen Hirschsteinweg. Im Zuge der vom Mylauer Schlossbauverein initiierten Umbau- und Sanierungsarbeiten zog 1893 auch der Naturkundeverein Mylau mit seinem Museum in die Burg. Es folgte ein zielgerichtetes Sammeln und Ausstellen auf den Gebieten der Naturkunde, Mineralogie und Ethnologie. Betreut und zusammengetragen wurden die Sammlungen vom Initiator des Naturkundevereins, dem Lehrer Ferdinand Schicker, vom Schlossbauvereinsvorstand und Fabrikanten Robert Merkel, vom Sanitätsrat Dr. Alwin Polster und vielen anderen engagierten Vereinsmitgliedern. Gleichzeitig wurde umfassend Literatur zu Themenfeldern wie Entomologie, Mineralogie und Ornithologie zusammengetragen. Damit war der Grundstein der Museumsbibliothek gelegt. In der Folgezeit erweiterte sich das Sammelinteresse um kulturhistorische und volkskundliche Objekte. So war Anfang des 20. Jahrhunderts aus dem Naturkundeverein ein Heimatmuseum mit breit angelegtem Sammelspektrum geworden.

1956 wurde das Museum Burg Mylau mit dem Museum Reichenbach verwaltungstechnisch zum Kreismuseum Reichenbach zusammengeführt und dem Landkreis unterstellt, wodurch der zweitgrößte museale Bestand im sächsischen Vogtland entstand.

Das Kreismuseum wurde 1990 aufgelöst und die Burg inklusive Inventar der Stadt Mylau zugeordnet. Seit August 2010 befindet sie sich in der Trägerschaft des Evangelischen Schulvereins Vogtland e.V. (heute Futurum Vogtland e. V.)