Mit einem Geschenk aus Wien - einer zylindrischen Säulchensonnenuhr - beginnt am 13. Juni 1564 die Zittauer Sammlungsgeschichte. Wissenschaftliche Instrumente, Kunstwerke, Naturalien und Kuriositäten fügten sich in der Folge mit Handschriften und Büchern zu einer der ersten öffentlichen Sammlungen Mitteleuropas zusammen. 1709 erhielt die Kunst- und Wunderkammer der Zittauer Ratsbibliothek dafür einen eigenen repräsentativen Ausstellungssaal im so genannten Heffterbau am ehemaligen Franziskanerkloster. Damit gehören die Städtischen Museen Zittau zu den ältesten bürgerlichen Museen Mitteldeutschlands. Als eigene Institution und damit als erstes Stadtmuseum Sachsens wurde die Institution 1854 gegründet. Zu den bis heute großenteils erhaltenen Beständen der barocken Raritätensammlung gesellten sich die vom Zittauer Historiker Christian Adolph Pescheck zusammen getragenen Altertümer. Sie wurden ständig erweitert und umfassen heute eine umfangreiche regionalgeschichtliche und volkskundliche Sammlung mit über 40.000 Objekten.
Neben bedeutenden Beständen an bildender und angewandter Kunst vom 14. Jahrhundert bis in die Gegenwart gehören beachtliche Kollektionen Numismatik und Militaria dazu. Einzigartig in Deutschland und Europa sind insbesondere die beiden Zittauer Fastentücher von 1472 und 1573, die zur Verdeutlichung ihres Alleinstellungsmerkmals eigene große Ausstellungsvitrinen und -räume erhielten. Die reichen Bestände an Zittauer Zinn (darunter die herausragende Maurerkanne von 1562), an sächsischem und böhmischem Glas, Zittauer Fayencen, Spielzeug, Möbeln sowie Bildender Kunst haben ihren neuen Platz zu wesentlichen Teilen 2013 in den 'Zittauer Lebensräumen' gefunden , darunter auch Zunft- und Rechtsaltertümer.
Eine monumentale Kreuzigungsszene, umrahmt von mehr als 40 Symbolen der Passion (Arma Christi). 1573 von einem unbekannten Maler nach einer Vorlage des Lütticher Künstlers Lambert Lombard geschaffen, ist es das einzige Fastentuch, das von einer evangelischen Gemeinde in Auftrag gegeben wurde. Die Komposition überrascht mit Bezügen zu Werken großer Meister, wie Dürer, Grünewald und Michelangelo. Bis 1684 verhüllte es in der Johanniskirche den Hochaltar. Mit 4,30 Meter Höhe und 3,40 Meter Breite ist es nur im Verhältnis zum Großen Fastentuch (56 m²) "klein" zu nennen. Als einziges Fastentuch des Arma-Christi-Typs in Deutschland und eines von nur noch sieben Exemplaren dieser Art weltweit, gilt es als besondere Kostbarkeit. Seit Ende 2005 wird das ebenfalls von der Abegg-Stiftung (Schweiz) restaurierte Leinen im einstigen Franziskanerkloster ausgestellt.
Das Große Zittauer FastentuchDas Große Zittauer Fastentuch gehört neben dem Kleinen zu den besonderen Schätzen der Stadt.
Es zeigt 90 Szenen aus dem Alten und Neuen Testament. Diese riesige Bilderbibel ist einzigartig in Deutschland. 1472 von einem unbekannten Maler geschaffen, verhüllte das Leinen in der vorösterlichen Fastenzeit 200 Jahre lang den Altarraum in der Zittauer Hauptkirche St. Johannis. Nach jahrhundertelanger Geschichte voller Rätsel, Misslichkeiten und Glücksfälle konnte das Große Fastentuch im Juni 1945 stark beschädigt, aber komplett erhalten, geborgen werden. 1994/1995 wurde es von der Abegg-Stiftung (Schweiz) als "Kunstwerk von Weltgeltung" restauriert. Präsentiert wird das Tuch seit 1999 in der größten Museumsvitrine der Welt im Museum Kirche zum Heiligen Kreuz.