Музей предложено было разместить в «ректорском доме». Это здание является объектом культурного наследия регионального (республиканского) наследия. В 2017 году все помещения занимали подразделения Института математики и механики им. Н.И. Лобачевского.
Музей был открыт 1 декабря 2017 года в день 225-летия со дня рождения гениального математика и ректора Н.И. Лобачевского. Это самый молодой музей университета.
Идея создать музей Николая Лобачевского в Казани не нова: еще в 1942 году, к 150-летнему юбилею ученого, математики Петр Широков и Николай Чеботарев выступили с предложением организовать в Казанском университете соответствующую институцию. В 1991 году по инициативе университета Совет министров ТАССР принял постановление об организации в Ректорском доме музея Лобачевского. Тогда для экспозиции была выбрана угловая комната на втором этаже площадью 26 квадратных метров, которая требовала ремонтно-реставрационных работ. Средств на это не было, поэтому к идее вернулись только через 14 лет: 1 декабря 2016 года ректор КФУ Ильшат Гафуров объявил 2017-й Годом Лобачевского, тогда же было объявлено об открытии музея ученого.