Historiadores estimam que os primeiros exploradores tenham chegado à região de Sabará por volta de 1550. A primeira expedição de bandeirantes paulistas que por lá passou foi a organizada por Fernão Dias, que havia partido em 1674 e tinha como objetivo alcançar Sabarabuçu, uma mítica montanha de ouro. Dias morreu em 1681 e foi seu genro, Borba Gato, quem continuou a expedição (que contava com a orientação dos índios) e teve importante papel na história da cidade. Inicialmente os bandeirantes não acharam ouro, mas criaram pousos e desbravaram grande parte do território de Minas, já numa preparação para as grandes levas de trabalhadores atraídos pelo metal descoberto poucos anos depois. Há indícios de que antes mesmo de Borba Gato teria chegado nas proximidades de Sabará (na margem do rio das Velhas) o capitão Matias de Albuquerque, líder de uma das equipes de bandeirantes, cuja missão era abrir caminho para os outros exploradores. A fértil encosta descoberta foi batizada de Roça Grande, depois transformado em arraial de Santo Antônio do Bom Retiro da Roça Grande, lugar de pouso obrigatório para os viajantes. Barra de Sabará, arraial próximo à Roça Grande, era um importante e movimentado centro de comércio de gado, escravos e mantimentos, entre outros, e era o mais populoso de Minas. Tamanha prosperidade permitiu que Barra de Sabará fosse elevado a Vila Real em 1711, englobando inclusive arraiáis vizinhos. Foi o mais importante centro comercial da região das Minas durante o século XVIII e boa parte do XIX.

O Museu do Ouro está instalado na antiga Casa de Fundição e Intendência de Sabará, criada entre 1720 e 1730 e cuja função era controlar a produção de ouro nas Minas Gerais. A fundição foi extinta em 1833 por ordem de D. Pedro II, e a casa ficou abandonada até o final do século XIX. Foi então levada a leilão e transformada em colégio. Posteriormente foi adquirida pela Companhia Siderúrgica Belgo Mineira, que em 1938 doou o prédio à União. A fundição passou então por obras de restauração, que mantiveram grande parte de suas características originais, e em 1945 foi transformada em museu.