W dniu 1 stycznia 1966 r. w wyniku rozdzielenia Działu Artystyczno-Historycznego powstał Dział Historyczny i Dział Sztuki. Zalążkiem zbiorów Działu Historycznego stały się militaria w liczbie 142 eksponatów, falerystyka oraz numizmatyka.
W 1976 r. z Działu Historycznego wyodrębniono samodzielny Dział Numizmatyczny, a z Działu Sztuki – Dział Medalierstwa. Od tej chwili medale, odznaczenia państwowe i wojskowe oraz falerystyka zostały zgrupowane w Dziale Medalierstwa.
W chwili obecnej Dział Historyczny liczy 1232 pozycje inwentarzowe, na które składają się militaria, wyroby rzemiosła włocławskiego, organizacji społecznych i politycznych działających na terenie miasta. Dział Historyczny prowadzi odrębne księgi inwentarzowe archiwaliów (863 pozycje) i zabytkowych fotografii (ok. 6000 sztuk).
Na kolekcję militariów składają się eksponaty gromadzone od pierwszych dni Muzeum Kujawskiego w 1909 r. Po wybuchu II wojny światowej większość zbiorów została rozproszona i tylko nieliczne zabytki zdołano po wyzwoleniu odzyskać. Odnaleziono m.in.: pistolety skałkowe, strzelby myśliwskie, kule armatnie i prochownice. Podstawową część kolekcji militariów stanowi broń biała (miecze, szable, jatagany, pałasze i bagnety) oraz broń palna (pistolety, strzelby myśliwskie i karabiny). Do najcenniejszych obiektów należy zaliczyć dwa XIV-wieczne miecze krzyżackie z okresu bitwy pod Płowcami oraz szlachecką karabelę z 2. poł. XVIII w.
Spośród broni palnej na uwagę zasługują pistolety skałkowe z XVII w., turecka janczarka (XVII w.) oraz karabin rosyjski piechoty wz. 1826 z bitwy pod Grochowem. Cennym eksponatem jest także karabinek Mauser wz. 1898 wyprodukowany przez Państwową Fabrykę Karabinów w Warszawie. Kolekcję militariów uzupełnia zbiór 65 bagnetów (od XVIII w. do 1 poł. XX w.) oraz ostrogi, kirysy i hełmy (od XIII do XX w.).
Bogato przedstawia się zestaw mundurów i sztandarów Wojska Polskiego z lat 1918-1948. W zbiorach działu znajduje się m.in. kurtka mundurowa kombatanta Błękitnej Armii gen. Józefa Hallera, mundury oficerów i żołnierzy 14. pułku piechoty stacjonującego we Włocławku w latach 1921-1939 oraz Polskich Sił Zbrojnych na Zachodzie i Ludowego Wojska Polskiego.
Głównym zadaniem Działu Historycznego jest rejestrowanie wydarzeń życia politycznego, gospodarczego i kulturalnego regionu. Do dokumentacji tej problematyki służą zbiory fotografii. Obecnie zbiory fotografii archiwalnych muzeum liczą około 6000 sztuk. Pochodzą one głównie z zakładów fotograficznych działających na terenie Włocławka w 2 poł. XIX w. i 1 poł. XX w. (pracownie fotograficzne: Knopfa, Majorkiewicza, Sztejnera, Szałwińskiego, Dowmonta, Kuligowskiego, Gierosia i in.). Obok portretów mieszkańców utrwalono ważne wydarzenia z dziejów miasta, głównie z końca XIX w., lat 1914-1918 i II Rzeczypospolitej. Uzupełnieniem tej kolekcji są zabytkowe aparaty fotograficzne używane na przełomie XIX i XX w.
Istotnym elementem zbiorów Działu Historycznego są dokumenty archiwalne, świadectwa wydarzeń dziejów miasta i regionu. Gromadzone są materiały rękopiśmienne, druki ulotne i zwarte, odezwy, dyplomy i afisze. Najcenniejszym dokumentem z XIX w. jest raport wójta gminy Zagrodnica do naczelnika powiatu włocławskiego z lutego 1863 r., informujący o pojawieniu się uzbrojonych powstańców na Kujawach. Znaczną część zbioru dokumentów archiwalnych stanowią pamiątki po wybitnych mieszkańcach Włocławka (m.in.: Ludwiku Bouchardzie, Izabeli Zbiegniewskiej, Zdzisławie Arentowiczu, Pawle Bojakowskim). Ważną część archiwaliów stanowią druki ulotne, odezwy i rękopisy pochodzące z lat I wojny światowej oraz okresu 20-lecia międzywojennego (kolekcja dyplomów cechowych i dokumentów po żołnierzach i oficerach 14. pułku piechoty).
Z okresu II wojny światowej gromadzone są głównie dokumenty świadczące o polityce okupanta w stosunku do mieszkańców regionu (obwieszczenia o wyrokach śmierci, zarządzenia władz okupacyjnych, miejscowa prasa niemieckojęzyczna). Zbiory obejmują także korespondencje wysiedlonych do Generalnej Guberni, więźniów obozów koncentracyjnych i obozów jenieckich. Oddzielną część archiwaliów stanowią plany Włocławka z najstarszym z 1818 r. Pozostałe pochodzą z lat I wojny światowej i okresu 20-lecia międzywojennego. W kolekcji znajdują się także mapy Kujaw Wschodnich z 1787 r. i 1803 r. Zbiory kartograficzne obejmują także wykonane ręcznie mapy pomiarów gruntowych Izbicy Kujawskiej z 1845 r., wsi Osłonki i Pniewy z 1842 r. i wsi Sułkówek z 1879 r.
Zgromadzone w Dziale Historycznym zabytki prezentowane są w części na ekspozycji stałej Muzeum Historii Włocławka przy ul. Szpichlernej 19.
