L’objectiu principal del museu és el de conservar, preservar i difondre la vida i obra de Pau Casals a través de l'extens patrimoni artístic i documental que s'hi conserva.

El 1910 Pau Casals es va fer construir la Vil·la Casals al passeig marítim de Sant Salvador, a 3 km. del Vendrell. La casa, concebuda inicialment com una casa d'estiueig, va ser reformada per l'arquitecte Antoni Puig i Gairalt entre 1931 i 1936, amb la Sala de la Música, el jardí i el mirador. Pau Casals hi va viure fins al 1939, quan es va veure obligat a marxar a l'exili i mai més hi va tornar.

El 1972 Pau Casals i la seva esposa Marta Montañez van crear la Fundació Pau Casals, amb l'objectiu de preservar el patrimoni que Pau Casals tenia a la casa de Sant Salvador. El 1974, un any després de la seva mort, es va obrir al públic la Sala del Sentiment, la Sala de Concerts i la del Vigatà i el 1976 es va inaugurar la casa com a museu. El 1996 la Fundació Pau Casals va decidir tancar el museu per sotmetre'l a una profunda rehabilitació. El pas dels anys, les condicions climàtiques adverses i les noves necessitats que platejava la societat actual feien necessària una intervenció tant des del punt de vista estructural com museogràfic.

L'actual museu va ser inaugurat el 2 de juny de 2001.