O Museu foi idealizado por Julio Prates de Castilhos e criado pelo decreto-lei no 589, de 30 de janeiro de 1903, pelo Presidente do Estado, Antônio Augusto Borges de Medeiros, denominado “Museu do Estado”. Em 1907, passou a chamar-se “Museu Julio de Castilhos”, em homenagem ao ex-presidente do Rio Grande do Sul, falecido em 1903.
Foi a primeira instituição museológica do Estado e, como era comum na época, seu acervo abrangia artefatos indígenas, peças históricas, obras de arte, coleções de zoologia, botânica e mineralogia. Dessa forma, buscava-se reunir objetos que representassem as características do Estado do Rio Grande do Sul, abarcando, assim, diversas áreas do conhecimento. Inicialmente, o Museu teve por sede dois pavilhões no Parque da Redenção, que haviam sido construídos para a primeira Exposição Agropecuária e Industrial do Rio Grande do Sul, realizada em 1901.