In der Mainzer Zitadelle, in unmittelbarer Nachbarschaft zum Drususstein (Bau D), vermittelt das Stadthistorische Museum Mainz die rund 2000-jährige Geschichte der Stadt. Gegründet im Jahr 2000, wird das Museum vom Trägerverein „Stadthistorisches Museum Mainz“ e. V. getragen; die Stadt Mainz unterstützt das Projekt infrastrukturell und finanziell in Einzelfällen.
Das Haus zeigt sowohl wechselnde Sonderausstellungen als auch vier Dauerausstellungen. Diese behandeln eine Panorama-Übersicht zur Stadtgeschichte, Aspekte jüdischen Lebens in Mainz, die Wirtschafts- und Arbeitsgeschichte des 19. und 20. Jahrhunderts sowie einen Blick auf historische Kinderwelten. Begleitend organisiert das Museum Vorträge, Lesungen und Führungen.
Die kleinste ständige Ausstellung widmet sich dem Kinderalltag vergangener Zeiten und präsentiert historisches Spielzeug vorwiegend aus dem 20. Jahrhundert; ein vollständig erhaltenes Hausmarionettentheater von Hans Kohl und Walter Oberholzer aus dem Jahr 1925 bildet den Blickfang. Ein verbindender Ausstellungsflur fungiert seit 2005 als kompakte Zeitreise durch die Mainzer Stadtgeschichte von den frühesten Siedlungsspuren bis zum Ende des 20. Jahrhunderts.
Die Präsentation „Magenza – 1000 Jahre jüdisches Mainz“ legt die lange jüdische Tradition der Stadt in fünf chronologischen Abschnitten dar: Mittelalter, frühe Neuzeit, Emanzipation und Gleichstellung, Verfolgung und Vernichtung sowie Neubeginn und Aussöhnung (bis 2000). Für englischsprachige Besucher steht ein Übersetzungs-Flyer zur Verfügung. Der Bereich zur Wirtschafts- und Arbeitsgeschichte zeigt Erzeugnisse aus zentralen Branchen wie Möbelproduktion, Metallverarbeitung, Brauereien sowie Wein- und Sektkellereien und rekonstruiert Alltagsräume wie Küche und Wohnzimmer.
Zur publizistischen Arbeit gehört eine eigene Schriftenreihe mit Katalogen zu Sonderausstellungen sowie jüngere Bildbände mit historischen Ansichten Mainzer Stadtansichten. Trägerverein und Museum kooperieren mit der Stadt Mainz, dem Land Rheinland-Pfalz und weiteren lokalen Partnern. Personalaufgaben werden ehrenamtlich geleistet; die laufenden Kosten deckt der Verein überwiegend durch eigene Mittel. Zur langfristigen Sicherung wurde 2013 die gemeinnützige Stiftung Stadthistorisches Museum Mainz gegründet.