Il Museo ha sede nell'ex convento delle Pie Suore Oblate; inaugurato nel1908, è stato aperto al pubblico nel 1956, ricostruisce, attraverso una serie di dipinti, disegni e stampe, le più importanti trasformazioni urbanistiche di Firenze dal XV al XX secolo. Fra questi, sono da segnalare: la grande riproduzione ottocentesca della famosa Carta della catena del 1470; la Veduta topografica di Firenze di Stefano Bonsignori del 1584; le lunette a olio delle Ville Medicee di Giusto Utens del 1599; le incisioni settecentesche di Giuseppe Zocchi, vari dipinti di Firenze e dintorni, oltre ai disegni e ai progetti delle sistemazioni urbanistiche di Firenze dell'architetto Giuseppe Poggi.

Il Museo possiede anche un archivio topografico con vario materiale cartografico.
Le collezioni del Museo consentono di leggere le trasformazioni che Firenze ha avuto in diverse epoche storiche.

La Florentia romana; la città medievale ridefinita da Arnolfo di Cambio; la Firenze medicea plasmata nella seconda metà del XVI secolo: sono tre momenti dello sviluppo urbano di Firenze i cui segni, presenti ancor oggi, possono essere letti sulle piante della città e nella città stessa.