Die Geschichte der Burganlage reicht zurück bis zur ersten urkundlichen Erwähnung als „Castrum Radeberch“ im Jahre 1289. Moritz von Sachsen ließ 1543-1546 die Burg zum Jagd- und Amtsschloss ausbauen. Wegen der Lage auf einer keilförmigen Felsklippe wurde der Bau „Schloss Klippenstein“ genannt. 

Neben der Funktion als adeliger Wohnsitz prägte vor allem die Amtsgeschichte die Nutzungsentwicklung der Anlage. Der Dynastie der Familie Langbein, die im 18. und frühen 19. Jahrhundert auf Klippenstein kurfürstliche Amtmänner waren, entstammt der Dichter August Friedrich Ernst Langbein. Erst 1952 wurde das Amtsgericht im Schloss aufgelöst und danach das Heimatmuseum gegründet. Jede dieser Epochen hat Spuren im Schloss hinterlassen.

Die Ausstellung des Museums verweist auf die Architektur- und Nutzungsgeschichte des Hauses, ist doch die Schlossanlage selbst das bedeutendste Exponat des Museums. Die Schwarze Küche und die angrenzende Schatzkammer im Südflügel der Hauptburg sind mit wertvollen Objekten aus der Historie des Schlosses das Herzstück der Ausstellung. Die daran anschließenden Räume gewähren einen Einblick in die wechselvolle Geschichte Radebergs von der Stadtgründung bis zur Mitte des 19. Jahrhunderts. Anhand wichtiger Belege wird in einer neuen, 2015 fertig gestellten Schau die vielfältige Entwicklung der Industriestadt Radeberg vorgestellt. 

Das Schloss Klippenstein ist mit seinem breit gefächerten Angebot an Veranstaltungen und Sonderausstellungen ein kulturelles Zentrum im Dresdner Umland.