วัตถุประสงค์หลักของการจัดตั้งพิพิธภัณฑสถานแห่งชาตินี้ คือ การตั้งแสดงโบราณวัตถุ ศิลปวัตถุที่รวบรวมได้จากบริเวณภาคเหนือตอนบน อันประกอบด้วยพื้นที่ 8 จังหวัด ได้แก่ เชียงใหม่ เชียงราย แม่ฮ่องสอน แพร่ พะเยา น่าน ลำพูน และลำปาง และสาเหตุที่พิจารณา จังหวัดเชียงใหม่ เป็นสถานที่ตั้งของพิพิธภัณฑสถานแห่งชาติเนื่องจากมีความสำคัญในประวัติศาสตร์ชาติไทย เคยเป็นที่ตั้งของราชธานีหรือเมืองหลวง ศูนย์กลางของอาณาจักรล้านนาหรือไทยฝ่ายเหนือมาก่อน อีกทั้งยังคงสถานะเป็นศูนย์กลางความเจริญของภาคเหนือสืบต่อมาจนทุกวันนี้

     เมื่ออาคารพิพิธภัณฑสถานแห่งชาติ เชียงใหม่ แล้วเสร็จประมาณปีพุทธศักราช 2514 จึงดำเนินการจัดแสดงนิทรรศการถาวรภายในอาคารจนสามารถเปิดให้สาธารณชนเข้าชมและใช้บริการต่าง ๆ ของพิพิธภัณฑสถานได้นับตั้งแต่พุทธศักราช 2516 เป็นต้นมา กระทรวงศึกษาธิการได้ออกประกาศกระทรวงศึกษาธิการ ลงวันที่ 9 มีนาคม พุทธศักราช 2516 เรื่อง กำหนดสถานที่เป็นพิพิธภัณฑสถานแห่งชาติ โดยกำหนดให้พิพิธภัณฑสถานแห่งชาติ เชียงใหม่ ตั้งอยู่ที่ตำบลช้างเผือก อำเภอเมืองเชียงใหม่ จังหวัดเชียงใหม่ ในคราวเดียวกันกับพิพิธภัณฑสถานแห่งชาติ ขอนแก่น และพิพิธภัณฑสถานแห่งชาติ กำแพงเพชร โดยประกาศลงในราชกิจจานุเบกษา เล่มที่ 90 ตอนที่ 29 ลงวันที่ 27 มีนาคม พุทธศักราช 2516

 

     โบราณวัตถุ ศิลปวัตถุ ที่จัดแสดงในพิพิธภัณฑสถานแห่งชาติ เชียงใหม่ ในระยะแรก กรมศิลปากรได้รับความร่วมมือจากสถาบันต่าง ๆ มอบให้ได้แก่ พุทธสถานจังหวัดเชียงใหม่ ศาลากลางจังหวัดเชียงใหม่ วัดต่าง ๆ ในจังหวัดเชียงใหม่ และบริเวณใกล้เคียงโบราณวัตถุ ศิลปวัตถุ ที่กรมศิลปากรทำการสำรวจ กอบกู้ และขนย้ายมาจากวัดร้างต่าง ๆ บริเวณพื้นที่ที่จะก่อสร้างเขื่อนภูมิพล ซึ่งประกอบด้วยพื้นที่บางส่วนของอำเภอสามเงา จังหวัดตาก อำเภอฮอด และอำเภอจอมทอง จังหวัดเชียงใหม่ และจากประชาชนทั่วไป นอกจากนี้ ยังมีโบราณวัตถุ ศิลปวัตถุ ของภาคเหนือ และตัวอย่างศิลปกรรมสมัยต่าง ๆ ที่พบในประเทศไทย ซึ่งเดิมเก็บรักษาไว้ที่พิพิธภัณฑสถานแห่งชาติ พระนคร ภายในกำกับดูแลของกองพิพิธภัณฑสถานแห่งชาติ นำมาร่วมจัดแสดงด้วย ต่อมาเมื่อมีการสำรวจและขุดค้นแหล่งโบราณคดี การขุดแต่งและบูรณปฏิสังขรณ์โบราณสถานในพื้นที่ 8 จังหวัดภาคเหนือตอนบนเพิ่มมากขึ้นและเป็นไปอย่างต่อเนื่อง โบราณวัตถุ ศิลปวัตถุ ที่ได้จากการดำเนินงานดังกล่าว ส่วนหนึ่งได้รับการอนุรักษ์ จัดเก็บ และจัดแสดง ณ พิพิธภัณฑสถานแห่งชาติ เชียงใหม่ เพื่อให้เท่าทันความก้าวหน้าทางวิชาการและการให้บริการทางการศึกษา

     นับแต่พุทธศักราช 2539 ซึ่งตรงกับการสถาปนานครเชียงใหม่ครบ 700 ปี ต่อเนื่องมาจนถึงพุทธศักราช 2542 กรมศิลปากรได้รับการสนับสนุนงบประมาณดำเนินการซ่อมแซมและต่อเติมขยายตัวอาคารพิพิธภัณฑสถานหรืออาคารจัดแสดงนิทรรศการถาวรเดิมซึ่งมีพื้นที่เพียงกว่า 1,200 ตารางเมตร ให้สมบูรณ์เต็มรูปแบบ โดยต่อเติมขยายพื้นที่อาคารดังนี้

1.อาคารนิทรรศการด้านทิศตะวันออกและทิศเหนือสองชั้นมีพื้นที่มากกว่า 600 ตารางเมตร

2.ลานอเนกประสงค์ด้านหน้าห้องประชุม พื้นที่ 300 ตารางเมตร

3.ปรับปรุงนิทรรศการถาวร ให้มีเนื้อหาวิชาการครอบคลุมหลายสาขาประกอบด้วย ภูมิศาสตร์ และธรณีวิทยา โบราณคดีก่อนประวัติศาสตร์ ประวัติศาสตร์ ชาติพันธุ์วิทยา และศิลปกรรมของชาวล้านนา ด้วยเทคนิคและสื่อการจัดแสดงหลากหลายยิ่งขึ้น

 

     ต่อมาในช่วงพุทธศักราช 2556 – 2559 มีการดำเนินการปรับปรุงนิทรรศการถาวรภายในอาคารพื้นที่ประมาณ 2,700 ตารางเมตรใหม่ทั้งหมดเพื่อให้สอดคล้องเท่าทันกับข้อมูลหลักฐานวิชาการปัจจุบัน รวมทั้งเพื่อเพิ่มศักยภาพด้านการให้บริการข้อมูลทางการศึกษามรดกศิลปวัฒนธรรมให้รวดเร็วและทันสมัย ตลอดจนเพิ่มเติมสิ่งอำนวยความสะดวกสำหรับผู้เข้าชม เช่น ทางลาด ลิฟท์ และมุมพักผ่อน

     นอกจากนี้ มีการก่อสร้างอาคารคลังพิพิธภัณฑ์เพิ่มขึ้นเพื่อรองรับการจัดเก็บรักษาโบราณวัตถุ ศิลปวัตถุ และสิ่งทำเทียมที่มีแนวโน้มเพิ่มปริมาณขึ้น พื้นที่ประมาณ 450 ตารางเมตร การก่อสร้างอาคารสำนักงานพิพิธภัณฑ์และส่วนบริการธุรกิจศิลป์พื้นที่กว่า 700 ตารางเมตร สำหรับอาคารสำนักงานพิพิธภัณฑ์หลังเดิม ปรับใช้เป็นศูนย์บริการข้อมูลนักท่องเที่ยว

     พิพิธภัณฑสถานแห่งชาติ เชียงใหม่ เป็นพิพิธภัณฑสถานแห่งชาติแห่งแรกในภาคเหนือตอนบน และเป็นพิพิธภัณฑสถานแห่งชาติ 1 ใน 7 แห่งเท่านั้นที่ได้รับพระมหากรุณาธิคุณจากพระบาทสมเด็จพระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดช บรมนาถบพิตรเสด็จพระราชดำเนินมาทรงเปิดพิพิธภัณฑสถาน และทอดพระเนตรนิทรรศการถาวรภายในอาคาร ปัจจุบันพิพิธภัณฑสถานแห่งชาติ เชียงใหม่ ยังคงมีภารกิจหลักในการดำเนินงานเกี่ยวกับโบราณวัตถุ ศิลปวัตถุ และพิพิธภัณฑสถานในเขตจังหวัดเชียงใหม่และจังหวัดใกล้เคียง เพื่อให้เป็นไปตามพระราชบัญญัติโบราณสถาน โบราณวัตถุ ศิลปวัตถุ และพิพิธภัณฑสถานแห่งชาติ พุทธศักราช 2504 แก้ไขเพิ่มเติมฯ (ฉบับที่ 2) พุทธศักราช 2535 ภายในกำกับดูแลของสำนักศิลปากรที่ 7 เชียงใหม่ กรมศิลปากรกระทรวงวัฒนธรรม จัดเป็นพิพิธภัณฑสถานแห่งชาติขนาดใหญ่ระดับภูมิภาคที่ได้รับการปรับปรุงพัฒนาอย่างต่อเนื่องมาโดยตลอด เพื่อเป็นศูนย์กลางการศึกษา การอนุรักษ์ และการให้บริการข้อมูลมรดกศิลปวัฒนธรรมในฐานะแหล่งเรียนรู้ และแหล่งท่องเที่ยวสำคัญของจังหวัดเชียงใหม่และภาคเหนือตอนบนที่เรียกกันมาแต่โบราณว่า “ล้านนา”