Die stadtgeschichtliche Sammlung ist im alten Schützenhaus von 1565, das 1992 zum Museum ausgebaut wurde, untergebracht. Im Erdgeschoss werden wichtige Zeugnisse und Dokumente zur Historie Nürtingens präsentiert, unter anderem ein Modell, das das noch mittelalterliche Erscheinungsbild der Stadt vor dem großen Stadtbrand 1750 zeigt. Der Gewölbekeller und Teile des Erdgeschosses sind der römischen Vergangenheit gewidmet. Die Ausstellung im ersten Obergeschoss zeichnet den Wandel vom traditionellen Handwerk zur Industrialisierung nach. Eine weitere Abteilung befasst sich mit Friedrich Hölderlin (1770-1843), der in Nürtingen aufwuchs. Nach dem Tode der Mutter 1828 übernahm die Stadt Nürtingen die Vormundschaft über den kranken Dichter. Familiendokumente, Briefe, Belege aus der Nürtinger Pflegschaftsakte und literarische Zeugnisse beleuchten vor allem die zweite Lebenshälfte Hölderlins.