Le Musée des beaux-arts de La Chaux-de-Fonds a son origine dans la création, en 1864, de la Société des Amis des Arts (aujourd'hui Société des amis du Musée des beaux-arts), dont les buts étaient alors, par l'acquisition d'œuvres d'art et l'organisation d'expositions, de développer la culture artistique de la région et de "rendre l'art utile à l'industrie". Jusqu'à l'érection du bâtiment actuel inauguré en 1926, la collection, encore modeste, est présentée de manière permanente dès 1877 dans une salle du Collège industriel, puis à partir de 1910, dans les combles aménagées de l'Hôtel des postes.
Longtemps centré sur l'art suisse, le musée s'ouvre à l'art contemporain international à la fin des années 1940, sous l'égide du conservateur Paul Seylaz, avec des expositions d'art abstrait français et italien notamment. La collection se développe parallèlement et l'art contemporain prend désormais une place importante dans les acquisitions du Musée.
Devenu institution de la Ville en 1985, le musée est depuis lors géré par une commission nommée par le Conseil communal; la Société des amis du Musée des beaux-arts, pour sa part, consacre ses ressources à l'acquisition d'œuvres et aux animations.