O prédio onde está localizado atualmente o Museu de Florianópolis é um dos três mais antigos da capital. O imóvel, construído entre 1771 e 1780, abriga agora um importante lugar de memória do município. Originalmente, a edificação foi erguida como uma Casa de Câmara e Cadeia e, até o ano de 2005, foi ocupada pela Câmara Municipal.

As Casas de Câmara e Cadeia eram edifícios criados no Brasil colonial para servir de sede a órgãos da administração pública. Elas costumavam abrigar o procurador, a Câmara dos Vereadores, juízes de fora e de direito, o Tribunal, a Guarda Municipal e a cadeia pública.

A Casa de Câmara e Cadeia do Desterro foi construída no período em que estava sendo consolidada a ocupação portuguesa de Santa Catarina, com a transferência de grande número de açorianos para a região. No início, a Casa era um sobrado com características da arquitetura colonial luso-brasileira, projetado pelo Sargento-Mor Thomaz Francisco da Costa.

No começo do século XX, após inúmeras reformas, o prédio passou a apresentar estilo eclético e teve a cadeia removida. Entre 2014 e 2018, a Casa passou por um minucioso processo de restauração para poder acolher o Museu de Florianópolis.

Durante a obra, realizaram-se escavações arqueológicas em suas dependências, nas quais foram encontrados dois canhões de pequeno porte, entre outros objetos antigos, que perfazem o total de cerca de 11000 peças. Hoje, restaurada e abrigando o Museu de Florianópolis, a Casa é um lugar para reflexão sobre o quanto desse passado ainda subsiste e continua a assombrar nosso presente como sociedade

1758: Ocupação de cinco casas alugadas, posteriormente compradas pela Câmara, para o funcionamento da Antiga Casa da Câmara e Cadeia.
1771: Assinatura do contrato com João Tavares Fernandes para a construção do novo prédio.
1777: Paralisação das obras em virtude da invasão espanhola na Ilha de Santa Catarina.
1778: Leitura do ato de devolução da Ilha de Santa Catarina pelos espanhóis aos portugueses em Reunião da Câmara. Reconhecimento do senhor Francisco Antônio da Veiga Cabral da Câmara como Governador da Capitania de Santa Catarina, nomeado pelo Rei.
1780: Inauguração do prédio da Casa da Câmara e Cadeia

1822: Primeira eleição para vereadores na Câmara, que antes eram indicados pelo Rei.
1825: A Câmara solicita providências ao Presidente da Província para proibir que as casas de fundo para o mar fechassem a passagem de pedestres pela praia.
1829: O Ouvidor reclama da ocupação indevida do prédio pelo Conselho e Sala de Audiências do Quartel Militar, além da desumanidade com que viviam os presos na Cadeia.
1830: Reclamações quanto ao contágio de malária entre os presos e à sujeira, falta de ventilação, entupimento de esgotos, presença de matérias excrementícias na Cadeia.
1832: O Fiscal da cidade remete à Câmara algumas ordens a fim de clarear o ambiente.
1833: Ocorre uma das diversas tentativas de fuga dos presos.
1834: Registro de castigos de presos no quintal da Câmara ou no saguão da Cadeia, onde eram amarrados a uma escada e chicoteados. Em virtude dos gritos, surgiu uma solicitação da sociedade para que tal prática ocorresse em outro local. A Câmara só alimentava os presos “indigentes”, os escravos deveriam ser alimentados pelos seus senhores.
1835: Instalou-se a primeira Assembleia Legislativa da Província no prédio da Câmara. Foi abolido o cargo de cirurgião do partido, médico encarregado de vistoriar a saúde carcerária, sendo o último deles Thomaz Silveira de Souza.
1843: Baixado um Regulamento para normatizar o funcionamento da Cadeia, o qual não surtiu efeito.
1845: O imperador D. Pedro II visitou a cidade e foi recebido, entre outras autoridades, pelos membros da Câmara que vestiam “capas de seda e chapéus com penas de arminho”. O imperador ficou horrorizado com a situação da Cadeia.
1849: O Presidente da Província comunicou que no ano anterior haviam passado pela Cadeia do Desterro 131 pessoas livres (não se sabe quantos brancos e quantos negros) e 100 escravos.

1858: O jornal Argos publicou dois anúncios da venda de dois escravos na Cadeia.
1859: Reforma na decoração e no mobiliário da Sala da Câmara, Sala do Júri e Sala de Audiências.
1862: Problemas entre a Presidência da Província, a Assembleia Legislativa Provincial e a Câmara do Desterro por causa da distribuição dos espaços internos da edificação.
1863: Reinstalação da Assembleia Legislativa no prédio, onde estava o Tribunal do Júri.
1864: O Presidente da Província autorizou a construção de uma escada externa de madeira e a colocação de um muro com portão na lateral esquerda do prédio da Câmara – assim haveria uma passagem livre para os deputados, que não mais teriam que atravessar os corredores da Cadeia. A passagem deu ensejo a outra confusão, pois a Câmara não aceitou que mudassem a estética do prédio e foi contra o projeto.
1865: O Imperador visitou a cidade e esteve na Câmara, onde também inspecionou a Cadeia. Para a visita mandou-se levantar um arco decorado na entrada do prédio.
1869: A Câmara é presenteada, por Manoel Francisco das Oliveiras, com um retrato do Imperador D. Pedro II, obra cujo paradeiro é desconhecido.
1872: O Presidente da Província, Dr. Joaquim Bandeira de Gouveia, mandou colocar uma nova guarita na entrada da Cadeia (verde por fora, branca por dentro, com telhado vermelho).
1874: Continuaram as preocupações com os problemas da Cadeia, evidenciadas em uma fala do novo Presidente da Província, João Thomé da Silva.
1879: O Legislativo foi transferido da Casa da Câmara para uma casa alugada.
1891 - 1908: Instalação do Tribunal de Justiça em Santa Catarina em 1º de outubro de 1891, na Casa da Câmara, e foi um acontecimento político-administrativo marcante para a História deste Estado. Funcionou até 1908, quando foi transferido

Início do século XX:A Cadeia foi transferida e a edificação passou por uma reforma. A alteração foi feita por Antônio Gandra e a Casa recebeu características arquitetônicas do ecletismo. A edificação recebeu novos usos, como o do Arquivo Histórico do Município e o do Gabinete do Prefeito Municipal de Florianópolis.
1902 a 1905: Depois de vários consertos e remendos no prédio, que estava bastante deteriorado, foi feita uma grande reforma. Também nesse período foi desativada a Câmara.
1944: Instalação provisória da Inspetoria Regional de Estatística Municipal em Santa Catarina, atual IBGE

1984: Tombamento da antiga Casa da Câmara e Cadeia como Patrimônio Histórico e Artístico do Município por meio do Decreto Municipal nº 042/84. Notificação de tombamento da edificação, com o envio da justificativa aprovada pela Comissão Técnica do Serviço do Patrimônio Histórico, Artístico e Natural (COTESPHAN).
1987: Denominação do prédio da Câmara Municipal de Florianópolis como Palácio Dias Velho por outorga da Lei nº 2621 de 07 de julho de 1987.
1991: Parecer Técnico do IPUF para elaboração de um projeto de restauro da edificação que incluiu a realização de prospecções arqueológicas, uma das etapas fundamentais para o conhecimento da história da edificação. Também foi sugerida a transferência das funções legislativas da edificação para outro local mais compatível com as necessidades de ampliação do espaço físico, com a permanência apenas do plenário e das funções de apoio. Aliada a este uso, tendo em vista a centralidade da edificação, foram sugeridos a instalação de um serviço de apoio ao turista e um local para a divulgação dos projetos e ações municipais.
1997: Parecer Técnico do IPUF informando a importância do monumento, a necessidade de elaboração de um projeto de restauro e de intervenções para a conservação da edificação.

2006-2007: Utilização do prédio como Casa do Papai Noel e Casa do Carnaval.
2009-2010: Demolição do acréscimo nos fundos do terreno, remoção dos entrepisos e mezaninos, retirada dos revestimentos sobre o assoalho e conserto do telhado.
2011: Conclusão do Projeto de Restauração e Conservação da Antiga Casa da Câmara e Cadeia.
2016: Criação do Museu de Florianópolis por meio da Lei nº 10.169, de 16 de dezembro de 2016 e providências para a sua instalação no prédio da Antiga Casa de Câmara e Cadeia, na praça XV de Novembro nº 214, Centro.
2016-2018: Restauração da Antiga Casa da Câmara e Cadeia para abrigar o Museu de Florianópolis
2021: Abertura do Museu de Florianópolis ao público, no dia 23 de novembro.