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El Museo de Huesca nació como iniciativa de la Comisión Provincial de Monumentos para albergar las obras pictóricas reunidas a raíz de la supresión de varios conventos altoaragoneses y otras colecciones de diversa procedencia. Esta iniciativa se materializó en 1873 gracias a la participación de Valentín Carderera que asumió personalmente la creación del museo y enriqueció los fondos de la institución con la donación de gran parte de su colección particular. Asimismo, Carderera consiguió el depósito de varios lienzos pertenecientes al Museo de la Trinidad, actual Museo del Prado.
Los fondos primitivos reunidos por la citada Comisión Provincial de Monumentos se trasladaron en 1846 al Colegio Mayor de Santiago, sede primitiva de la institución hasta 1967, año en que se instala en su sede actual, el edificio de la Universidad Sertoriana, anejo al Palacio de los Reyes de Aragón.
El museo es de titularidad estatal desde 1918, pero de gestión transferida a la Comunidad Autónoma de Aragón. Cuenta con dos secciones, Arqueología y Bellas Artes, que resumen la historia de la provincia de Huesca desde la prehistoria hasta el siglo XX.
1835. Desamortización eclesiástica de Mendizábal (Regencia de María Cristina).
1846. Traslado de fondos primitivos del inmueble de la Compañía de Jesús al Colegio Mayor de Santiago.
1873. Fundación formal del museo.
1879. Depósito de lienzos del Museo de la Trinidad.
1918. El museo pasa a pertenecer al Estado.
1962. El edificio de la antigua Universidad Sertoriana es declarado Monumento Histórico Artístico.
1967. El Museo de Huesca traslada su sede a la antigua Universidad Sertoriana.
1993-95. Renovación arquitectónica del edificio.
2003. Se completa la declaración originaria de Bien de Interés Cultural del edificio, según la Ley de Patrimonio Cultural Aragonés.