Herzog Ernst I. von Sachsen-Gotha (1601-1675) ließ in den 50er Jahren des 17. Jahrhunderts im zweiten Obergeschoss des Westturmes seines neu erbauten Residenzschlosses eine Kunstkammer einrichten. 1656 wurde das erste "Inventarium über die Kunst Cammer" angelegt. Friedrich I. von Sachsen-Gotha und Altenburg (1646-1691) konnte trotz Erbteilung die Bestände der Kunstkammer erheblich erweitern. Zudem verfügte Friedrich I. in seinem Testament, dass die Friedensteinische Kunstkammer in Gotha verbleiben müsse. Auf Veranlassung Herzogs Friedrich II. (1676-1732) wurden die Bestände im frühen 18. Jahrhundert neu geordnet und inventarisiert. Die Kunstkammer war nun in mehreren Gemächern und Kabinetten des Westturmes von Schloss Friedenstein untergebracht.
Bereits im 17. Jahrhundert war es ausgewählten Interessenten möglich, die Gothaer Kunstkammer zu besichtigen und zu Studienzwecken zu nutzen. Durch die umfassende Sammeltätigkeit des ab 1804 regierenden Herzogs August (1772-1822), wurden die Bestände der Kunstkammer nochmals um ein Vielfaches bereichert. Zu Augusts besonderen Verdiensten zählt die Gründung des Chinesischen Cabinets, das im 19. Jahrhundert neben der Londoner Ostasiensammlung als bedeutendste Einrichtung dieser Art in Europa galt.
Im Jahr 1824 ließ Friedrich IV. (1774-1825) aus den Beständen der Kunstkammer und der umliegenden herzoglichen Schlösser eine Gemäldegalerie im Schloss Friedenstein einrichten. Die für ein ausgewähltes Publikum zugängliche Galerie war in der mittleren Etage des Westturmes untergebracht und erstreckte sich über zwölf Räume.
Nach dem Erlöschen der Linie Sachsen-Gotha-Altenburg und der 1826 erfolgten Vereinigung der Herzogtümer Coburg und Gotha in Personalunion, erfuhren die Friedensteinischen Kunstsammlungen von Herzog Ernst II. von Sachsen-Coburg und Gotha (1818-1893) besondere Förderung. Zur zeitgemäßen Präsentation der Sammlungen ließ er im Park vis-à-vis des Schlosses Friedenstein einen Museumszweckbau errichten, der 1879 eröffnet werden konnte. Mit Ausnahme der Bibliothek und des angegliederten Münzkabinetts, wurden alle Sammlungsbestände in dem Neubau untergebracht.
Nach Auslagerungen, Plünderungen und unterschiedlichst begründeten „Entnahmen" und Verkäufen erfolgte 1945 der Abtransport der verbliebenen Sammlungen in die damalige Sowjetunion. Ein Großteil kehrte 1956 zurück und wurde unter dem Begriff eines „Kulturhistorischen Schlossmuseums" im Bereich von Schloss Friedenstein ausgestellt. Seither befinden sich die traditionsreichen Sammlungen der Gothaer Herzöge wieder an ihrem historischen Standort und werden nach verschiedenen organisatorischen und namentlichen Veränderungen seit dem Jahre 2004 unter der Stiftung Schloss Friedenstein Gotha vereint.