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Fundado a 17 de abril de 1948, resultante da tenacidade de Abílio Miranda, o Museu Municipal assumiu uma abrangente ação plurifuncional

Partilhando o Palacete do Barão do Calvário com os serviços do Tribunal e Biblioteca aí instalados, situado na cave desta, o então Museu de Arte, Arqueologia e Etnografia ali se manteve durante mais de quatro décadas, contando com o valioso contributo e empenho pessoal dos seus responsáveis, nomeadamente Ângelo Pimentel e Joaquim José Mendes e à determinação da única funcionária.
Será no pós 25 de abril, logo no verão de 1974, que o Museu vai beneficiar da retoma das escavações arqueológicas no Castro de Monte Mozinho, então dirigidas por Carlos Alberto Ferreira de Almeida, que vieram trazer uma nova dinâmica à investigação do património e da história local, direcionando toda uma geração de jovens investigadores, nacionais e estrangeiros, para o território penafidelense.
De entre estes destaca-se Teresa Soeiro, que viria a ser Diretora da Biblioteca-Museu a partir do início da década de 80 do século XX, mantendo-se no cargo até final de 2007. Em 1990 a Biblioteca-Museu transfere-se provisoriamente para um espaço polivalente da Câmara, onde este último ficou instalado até 2008.
O Museu vai finalmente constituir-se como serviço municipal dotado de uma equipa técnica qualificada e paulatinamente ampliada, ligando-se à ação museológica nacional, procurando melhorar as práticas museológicas e expandindo a sua ação, esforço institucionalmente reconhecido através da integração do Museu Municipal de Penafiel na Rede Portuguesa de Museus em 18 de maio de 2003 www.shoesdesign.net.
As obras de construção das novas instalações do Museu apenas tiveram início em 2005 cumprindo um projeto da autoria de Fernando e José Bernardo Távora. A ampliação do antigo Colégio do Carmo através da construção de seis novos corpos, cinco dos quais destinados a área expositiva e um novo volume destinado ao Serviço Educativo, gabinetes de trabalho e áreas de Reserva, veio, em março de 2009, concretizar a promessa, já com mais de uma década de dar uma nova casa a este velho Museu.