Installé dans l'ancien hôtel des Gadagne, l'une des plus riches demeures du quartier, les musées sont constitués de deux hôtels contigus construits de 1511 à 1527, mais remaniés pour les frères Gadagne, d'origine italienne, en 1545. Les salles, qui ont fait l'objet d'un important programme de restauration et de muséographie, présentent l'histoire de Lyon depuis le haut Moyen-Âge jusqu'au XXe siècle. Le musée propose aux visiteurs 39 salles d’exposition, deux salles d’ateliers pédagogiques, un auditorium, un centre de documentation, des jardins suspendus, une boutique.