À l’aube du XXe siècle, plusieurs Torontois souhaitent doter la ville d’un musée d’envergure internationale. Ils usent de leur influence pour convaincre le gouvernement de l’Ontario et l’Université de Toronto de subventionner le futur musée.
Le Musée royal de l’Ontario est créé le 16 avril 1912 par une loi de l’Assemblée législative de l’Ontario. Inauguré à 15 heures le 19 mars 1914 par le duc de Connaught, alors gouverneur général du Canada, le ROM ne tarde pas à faire la fierté de Toronto.
L’édifice de briques jaunes conçu par la firme d’architectes torontoise 
Darling et Pearson constitue l’aile occidentale du complexe muséal. L’édifice historique, qui longe la Promenade des philosophes, abritait à l’origine cinq musées consacrés à l’archéologie, la paléontologie, la minéralogie, la zoologie et la géologie. Son entrée principale est maintenant située rue Bloor Ouest.
À la fin des années 1920, les collections et les employés se trouvent trop à l’étroit. La construction d’une nouvelle aile s’impose. La crise économique des années 30 incite les architectes à privilégier les matériaux locaux et on sort les pelles et les pioches, sans compter les voitures attelées. Le 12 octobre 1933, le ROM inaugure un nouvel édifice construit en pierre calcaire provenant de l’Ontario, dont l’entrée principale donne sur Queen’s Park ». La presse torontoise n’hésite pas à le qualifier de « chef-d’œuvre d’architecture ».
En 1955, les cinq musées constituant le ROM forment une seule institution. En 1968, le Musée se dissocie officiellement de l’Université de Toronto et devient un organisme du gouvernement de l’Ontario.
En 1978, le ROM entreprend un projet de rénovation de 55 millions de dollars afin de répondre à l’essor de ses travaux de recherche et de collection. Le nouvel immeuble en terrasses loge un centre de conservation, une bibliothèque et des galeries. Il est inauguré en 1984 par la reine Élisabeth.
Le 3 juin 2007, le ROM inaugure le Cristal Michael Lee-Chin, un nouvel emblème de Toronto. Le Cristal marque le début d’une ère nouvelle pour le ROM, qui devient une destination culturelle et sociale de premier rang.