Muzeum Regionalne w Brzezinach powstało w 1972 roku z inicjatywy członków Towarzystwa Przyjaciół Ziemi Brzezińskiej. Członkowie Towarzystwa już od 1965 r. rozpoczęli akcję zbierania eksponatów i dokumentów historycznych, tworząc zalążek muzealnych zbiorów. Twórcą i wieloletnim dyrektorem placówki była etnograf pani Elżbieta Putyńska, potem muzeum kierował historyk Jerzy Kołodziej.

Pierwotną siedzibą muzeum był niewielki lokal po byłym Przedszkolu nr 1, położony w posesji przy ulicy Świerczewskiego 49 (obecnie Piłsudskiego 49). Dopiero w 1981 roku udało się oddać do użytku zaadaptowany na potrzeby muzeum i znajdujący się na tej samej działce pałacyk neogotycki – niewątpliwie najciekawszy niesakralny zabytek Brzezin. Pałacyk ów postawiono w miejscu starego drewnianego dworu, który należał do sławnej rodziny Buynów i był miejscem urodzenia pisarki Marii Buyno-Arctowej oraz jej brata Adama, współtowarzysza Józefa Piłsudskiego we władzach naczelnych PPS. Buynowie w 1899 roku sprzedali dworek architektowi powiatowemu Karolowi Kleiberowi, który w 1903 roku całkowicie przebudował go na pałacyk myśliwski. W okresie międzywojennym, po sprzedaniu przez Kleibera posiadłości, w budynku mieściła się Brzezińska Kasa Chorych, a podczas okupacji miała tu siedzibę organizacja Hitlerjungend. Po wyzwoleniu przez krótki czas funkcjonował w pałacyku Hufiec ZHP, następnie, do połowy lat siedemdziesiątych, budynek przeznaczono na mieszkania lokatorskie.

W roku 1971 władze miasta wykupiły budynek od ostatniej właścicielki Hegnerowej z Warszawy. Był wówczas w opłakanym stanie. Przeprowadzony w latach 1976-1981 remont co prawda ocalił pałacyk od całkowitego zniszczenia, ale jednocześnie znacząco zubożył zabytek, pozbawiając go wielu cennych detali architektonicznych. Mimo to pałacyk Kleibera wciąż może zachwycać. Niepowtarzalny urok budowli wymurowanej z czerwonej cegły nadają pieczołowicie opracowane i szczęśliwie zachowane detale architektoniczne: ozdobione blankami wieżyczki stanowiące zwieńczenie piętrowych ryzalitów i wieży, przypominające gotyckie przypory pilastry rozdzielające zwieńczone łukami okna, arkadkowy fryz oraz okulusy na wieży.

W 2010 roku opracowano projekty kapitalnego remontu obu budynków muzeum wzorowane na oryginalnych planach Karola Kleibera. W 2011 roku, dzięki pozyskaniu środków z Regionalnego Programu Operacyjnego Województwa Łódzkiego, zrealizowano pierwszy etap inwestycji – remont wnętrz. W drugim, w 2020 roku, zaplanowano i zrealizowano odrestaurowanie elewacji i zagospodarowanie muzealnego ogrodu.