Installé dans l'ancienne demeure de l'historien Robert Dubois-Corneau (1876-1951), le musée municipal s'est constitué autour de la collection léguée par ce dernier en 1951 à la ville de Brunoy. Bourgeois érudit, Robert Dubois-Corneau a consacré toute sa vie à l'histoire de Brunoy et de la vallée de l'Yerres.
Amateur passionné, il a accumulé des témoignages de toutes natures : gravures, dessins, peintures, sculptures, autographes, livres et objets d'arts.
Le musée présente essentiellement des collections relatives au 18^e siècle et aux différents propriétaires du château de Brunoy à l'époque : Jean Paris de Monmartel, Garde du trésor de Louis XV et parrain de Madame de Pompadour ; son fils, le fantasque Marquis de Brunoy ; puis le Comte de Provence, frère de Louis XVI.
Le musée offre également une salle consacrée aux arts du spectacle de la période 1750-1850, autour de la figure du tragédien Talma, initiateur d'importantes réformes dans le monde du théâtre sous la Révolution et l'Empire. Dès 1798, Talma choisit Brunoy comme lieu de villégiature. Il y sera propriétaire de plusieurs villas et séjounera fréquemment sur les bords de l'Yerres, où il reçoit Ducis, Lamartine, David et bien d'autres.

De nombreux artistes ont également vécu ou séjourné dans la vallée de l'Yerres au 19^e siècle, inspirés par les paysages observés sur les rives de l'Yerres ou en forêt de Sénart. Les peintures et dessins qu'ils ont réalisés in situ témoignent de la ruralité du territoire à cette époque, évoquée à travers les oeuvres de Maurice Eliot, Numance Bouel, Amédée Varin...

Le 20^e siècle est abordé autour de l'oeuvre de Maurice Prost (1894-1967), sculpteur animalier qui possédait une maison secondaire dotée d'un petit atelier à Brunoy.

Le parcours-découverte au sein des collections permanentes du musée vise à sensibiliser le public à la notion de la villégiature, phénomène architectural et social partiellement conservé aujourd'hui, mais véritablement caractéristique de l'histoire de Brunoy et de la vallée de l'Yerres dès le 18^e siècle.