Prve zbirke Pomorskega muzeja v Piranu so bile postavljene v Mestnem muzeju Piran, ustanovljenem leta 1954. Takoj po ustanovitvi so strokovni delavci muzeja začeli s preučevanjem zgodovine slovenskega pomorstva in pomorske preteklosti obalnega območja. Mestni muzej Piran je bil 1967. leta preimenovan v Pomorski muzej "Sergej Mašera" Piran.
Svoje prostore ima na Cankarjevem nabrežju 3 v Piranu. Stavba muzeja je bila zgrajena v drugi polovici 19. stol. v klasicističnem slogu, značilnem za piranske stavbe tistega obdobja.
Muzej zbira, preučuje in predstavlja pomorsko preteklost slovenskega obalnega področja, slovensko pomorsko preteklost in gospodarske panoge, ki so vezane na pomorstvo. V ta namen ima urejeno arheološko zbirko, pomorsko in kulturno zgodovinsko zbirko in etnološko zbirko s solinarskim in ribiškim oddelkom.
Sestavni del ustanove predstavlja tudi bogata knjižnica s približno 14.000 knjižnimi enotami.