Son histoire débute en 1796 alors que le maitre-sculpteur Felix Brun (1763-1831), en recherche de modèles, prend l’initiative de rassembler dans son atelier les sculptures entreposées dans les ateliers et magasins de l’arsenal. Il établit une liste destinée à Charles Dupin (1784-1873), officier du génie maritime qui convainc le préfet maritime, Jean L’Hermitte, de l’intérêt de ces chefs-d’œuvre exécutés notamment « sous la direction et d’après les modèles de Puget ».

Le 3 septembre 1814, un arrêté portant sur la constitution d’un musée naval est signé dont la direction est confiée à Charles Dupin.

Dès le règne de Louis XIII, l’intense activité de l’arsenal de Toulon attire une pépinière d’artistes : sculpteurs et peintres regroupés, pour la majorité, en ateliers.

Leur emploi se développe encore avec Colbert qui assigne aux Arts une mission précise : célébrer la puissance et la gloire de Louis XIV au travers d’images allégorique dont la symbolique est largement puisée dans le répertoire antique.  Les flancs, la proue et les tableaux de poupe des galères et vaisseaux du Roi deviennent le support d’une ornementation royale qui vise à faire « éclater sur mer la magnificence du roi ».

La nomination d’artistes réputés étend alors la renommée des ateliers de peinture et sculpture de l’arsenal.

A la demande du nouvel intendant du port de Toulon, Pierre Puget ( 1620-1694) entre au service du Roi comme directeur de l’atelier de sculpture de l’arsenal. Pierre Puget, artiste pluridisciplinaire, formé en Italie, répond précisément aux attentes du Roi. Il propose des compositions historiées en ronde-bosse ou en bas-relief qui rivalisent de faste et magnificence. L’atelier de sculpture de l’arsenal de Toulon n’a pas d’équivalent à cette époque dans les autres ports. Des sculpteurs de renom se forment dans l’atelier de Pierre Puget et transmettent les leçons du maître. Toutefois, si les archives témoignent bien de l’activité de Pierre Puget à Toulon, peu d’œuvres sont parvenues jusqu’à nous. Au cours du XVIIIe siècle, la sculpture navale s’allège et la sobriété s’impose peu à peu. Les projets des artistes sont désormais étroitement contrôlés. Les performances de la navigation l’emportent sur une ornementation qui alourdit le vaisseau. L’avènement de la construction navale métallique relèguera définitivement la décoration navale au rang des souvenirs maritimes.

Si durant un cours laps de temps, l’art versaillais inonde les régions portuaires, en 1666 l’intendant d’Infreville propose à Colbert de nommer Jean Baptiste de la Rose (1612-1687) pour diriger l’atelier de peinture. Une charge de maistrance est créé pout cet artiste, célèbre en Provence pour ses marines. Durant plus d’un siècle (1665-1771), la maistrance de peinture, la sous-maistrance ou le post de maître à dessiner des gardes de la Marine seront occupés par les La Rose. D’autres artistes marquent également les chantiers de décoration des navires, comme Alexandre de France dont le nom est associé à une quinzaine de chantiers de peinture de vaisseaux entre 1686 et 1697. Toulon accueille également des artistes étrangers, flamands ou hollandais, comme le peintre Jean Van Loo fils du célèbre Jacob Van Loo.

Les ateliers des arsenaux jouent un rôle important dans la diffusion des programmes artistiques officiels, mais également dans l’enseignement du dessin des apprentis extérieurs à l’arsenal. Jusqu’à la création de l’Ecole des beaux-Arts en 1899, l’arsenal demeure le lieu d’apprentissage et un foyer artistique de premier ordre.