Krotoszyńskie Muzeum Regionalne mieści się w gmachu poklasztornym zakonu trynitarzy. Zakon Świętej Trójcy od Wykupu Niewolników sprowadził do Krotoszyna w 1731 roku ówczesny właściciel miasta – wojewoda kijowski i hetman wielki koronny Józef Potocki. Zgromadzenie powstało w XII wieku we Francji, a jego celem był wykup jeńców chrześcijańskich z rąk muzułmanów. Do Polski trynitarzy sprowadził Jan III Sobieski w okresie wojen z Turkami. Krotoszyński klasztor był na ziemiach polskich najdalej na zachód położonym domem zakonnym tego zgromadzenia. Fundator darował trynitarzom folwark Zmysłowo oraz drewniany jeszcze wówczas kościół pw. św. św. Piotra i Pawła.

Sam budynek klasztorny powstał około 1733 roku na terenie przykościelnego cmentarza. Jest to murowany, piętrowy, kryty trzyspadowym dachem gmach, na którego parterze znajdują się sklepienia z lunetami, a na piętrze belkowany strop modrzewiowy. Budynek ma układ dwutraktowy z biegnącym pośrodku korytarzem. Od zachodu prowadzi do niego arkadowy portal z herbami fundatora (Pilawa) i jego żony (Mniszech). W latach 1766 – 1772 wdowa po Józefie Potockim, Ludwika z Mniszchów, ufundowała w miejscu drewnianego kościoła pw. św. św. Piotra i Pawła murowaną, barokową świątynię pod tym samym wezwaniem. Od wschodu kościół i klasztor połączono na wysokości piętra murowaną konstrukcją zwaną w dokumentach „gankiem” (rozebrano ją przed rokiem 1836) oraz przejściem podziemnym (zawalonym w latach 60-tych XX wieku). W okresie wojen napoleońskich w klasztorze zlokalizowano lazaret oraz magazyn wojskowy – najpierw francuski (1807), a następnie rosyjski (1812).

Po kasacie zakonu trynitarzy przez władze pruskie w 1819 roku budynek poklasztorny stał się własnością miasta i jego dziedziców, którymi w tym samym roku stali się niemieccy książęta Thurn und Taxis z Ratyzbony. Początkowo mieścił się w nim Królewski Sąd Krajowy, a w latach 1836 – 1881 pierwsza w Krotoszynie szkoła średnia, która dała początek krotoszyńskiemu Gimnazjum oraz Wyższej Szkole dla Dziewcząt. To właśnie w gmachu dawnego klasztoru nauki pobierał przyszły dyktator powstania styczniowego – Marian Langiewicz, którego popiersie w 1997 roku postawiono na placu obok Muzeum. W 1850 roku rozpoczęto budowę odrębnego gmachu dla Wyższej Szkoły dla Dziewcząt (obecnie Zespół Szkół Ponadgimnazjalnych nr 2), do którego placówkę przeniesiono w  roku  1865.  Z kolei w latach 1878 – 1881 wybudowano nową siedzibę dla miejscowego Gimnazjum (obecnie I Liceum Ogólnokształcące). Gmach, opuszczony przez obie funkcjonujące w nim szkoły, zaadaptowano na potrzeby wojskowe.

Funkcję koszar budynek poklasztorny pełnił aż do zakończenia II wojny światowej, po której zlokalizowano w nim mieszkania oraz magazyny. Począwszy od 1969 r., staraniami miejscowych działaczy PTTK (między innymi Wandy Grabskiej), gmach stał się siedzibą Muzeum Ziemi Krotoszyńskiej, a poklasztorne pomieszczenia stopniowo przystosowywano do potrzeb muzealnych.

 Obecnie Muzeum zajmuje piętro i poddasze budynku, na parterze natomiast ma swoją siedzibę galeria „Refektarz” Krotoszyńskiego Ośrodka Kultury oraz Biuro Oddziału PTTK w Krotoszynie. Na zewnątrz budynku, obok wejścia do muzeum od strony kościoła, umieszczono trzy kamienie graniczne z lat 1919 – 1939 znajdujące się pierwotnie na granicy polsko-niemieckiej pod Zdunami. Na jednym z nich widnieje data zawarcia traktatu wersalskiego: „28.06.1919”.