Siedzibą muzeum w Żyrardowie jest willa byłego współwłaściciela Zakładów Żyrardowskich Karola Dittricha. Budynek wzniesiony w latach 1886 - 1896 jest przykładem miejskiej zabudowy reprezentacyjnej w tzw. kostiumie francuskim.

Otoczenie Muzeum stanowi Park Krajobrazowy im. Karola Dittrricha, przez który przepływa rzeka Pisia Gągolina, zaprojektowany przez Karola Sparmanna, (znanego ogrodnika warszawskiego Ogrodu Botanicznego). Na terenie parku zabytkowy drzewostan m.in. platany klonolistne, olchy czarne, wiąz szypułkowy, dąb szypułkowy, a także pozostałości architektury ogrodowej.

Mimo, że otwarcie pierwszej wystawy miało miejsce 1 maja 1961 roku, idea utworzenia muzeum w Żyrardowie sięga początków XX wieku. Propagatorem tego pomysłu był żyrardowski społecznik Józef Procner. Starał się przeforsować u władz miejskich zatwierdzenie planów zgromadzenia w jednym miejscu pamiątek historycznych, archiwaliów czy fotografii związanych z wybudowaniem i rozwojem Zakładów Żyrardowskich oraz osady fabrycznej. Jednak wybuch I wojny światowej oraz światowy kryzys gospodarczy dwudziestolecia międzywojennego spowodowały, że gromadzenie eksponatów, które miały w przyszłości zasilić zbiory muzeum zostało przerwane.

Do planów utworzenia muzeum można było wrócić dopiero po odbudowaniu zniszczeń spowodowanych latami wojny i okupacji hitlerowskiej. Kilka lat po zakończeniu II wojny światowej postanowiono pokazać rozwój lokalnego przemysłu a zarazem dzieje Żyrardowa i jego mieszkańców. W ten sposób doszło w 1961 roku do otwarcia Muzeum Historii Ruchu Robotniczego m. Żyrardowa. Pierwsza wystawa, ukazywała dzieje powstania i rozwoju fabryki żyrardowskiej i jej załogi oraz osady fabrycznej. Ilustrację tego stanowiły eksponaty zebrane od mieszkańców miasta, którzy licznie wzięli udział w akcji gromadzenia pamiątek tematycznie związanych z Żyrardowem.

W 1976 roku muzeum stało się placówką o charakterze wojewódzkim i przyjęło nazwę Muzeum Okręgowego w Żyrardowie. Otoczyło opieką i nadzorem merytorycznym muzea w Brzezinach, Rawie Mazowieckiej i Sochaczewie. Tym samym zakres działania placówki poszerzył się o tematykę związaną z całym regionem Mazowsza.

W 1983 roku utworzono terenowy oddział muzeum żyrardowskiego w Lipcach Reymontowskich - Muzeum im. Władysława St. Reymonta. Działalność oddziału lipieckiego to przede wszystkim prezentacja zabytków kultury materialnej okolicznej ludności, przedstawienie osoby autora "Chłopów" i jego związków ze wsią Lipce Reymontowskie. Stałą ekspozycją jest wyposażenie manufaktury tkackiej Jana Winkla z początków XX wieku.

W 1991 roku Muzeum Okręgowe w Żyrardowie utworzyło nowy oddział: Gabinet Pisarza Pawła Hulki - Laskowskiego, wybitnego literata, filozofa, publicysty, tłumacza i społecznika rodem z Żyrardowa. Do największych osiągnięć pisarza należą: powieść "Porucznik Regier", antologia "Pięć wieków herezji" oraz książki o charakterze autobiograficznym "Księżyc nad Cieszynem" i "Mój Żyrardów". Gabinet Pawła Hulki - Laskowskiego wyposażony jest w meble, księgozbiór, dzieła sztuki i pamiątki po pisarzu.

Od 1993 roku Muzeum Okręgowe w Żyrardowie zaczęło tworzyć własną kolekcję prac malarza - pejzażysty Józefa Rapackiego, który związany był z położoną niedaleko od Żyrardowa miejscowością Olszanka. W czerwcu 1997 roku kilkadziesiąt dzieł J. Rapackiego stworzyło stałą galerię w budynku muzeum.

Po wprowadzeniu reformy administracyjnej z dniem 1 stycznia 1999 roku utworzony został Powiat Żyrardowski. Tym samym organizatorem muzeum stała się Rada Powiatu Żyrardowskiego. Dnia 30 czerwca 2000 roku zmieniona została nazwa muzeum na Muzeum Mazowsza Zachodniego w Żyrardowie. Jednocześnie obszarem działań i badań muzeum stała się zachodnia część historycznego Mazowsza.

W styczniu 2001 roku Decyzją Ministra Kultury i Dziedzictwa Narodowego placówka nasza wpisana została do Państwowego Rejestru Muzeów.