Plány muzea byly oznámeny v říjnu 1989, zhruba 2 a půl roku po Warholově smrti. V době oznámení byla věnována díla v hodnotě přibližně 80 milionů USD nově oznámené muzeum AWFVA a Dia Art Foundation. Thomas N. Armstrong III, který byl ředitelem Whitney Museum of American Art v letech 1974 až 1990, byl jmenován prvním ředitelem muzea v roce 1993. Matt Wrbican se připojil k zaměstnanci muzea, než bylo otevřeno, provedlo inventarizaci Warholových věcí v New Yorku a stalo se archivářem a odborníkem na Warholovu práci.

Do roku 1993 byla plocha 8 200 m2 (8 200 m2) ) průmyslový sklad a jeho rozsáhlá rekonstrukce stála asi 12 milionů dolarů a AWFVA věnovala více než 1 000 Warholových děl v hodnotě přes 55 milionů dolarů, což je dar, který vzrostl na asi 3 000 děl.

13. května –14, 1994, muzeum přilákalo na svůj zahajovací víkend asi 25 000 návštěvníků. Armstrong, jeho zakládající ředitel, rezignoval e měsíce po jeho otevření; v době jeho rezignace mělo muzeum „napjaté vztahy“ s AWFVA a Carnegieho institutem, jeho finančním podporovatelem, ačkoli The New York Times nemohl najít nikoho, kdo by řekl, zda toto tření hrálo roli v Armstrongově rezignace.

1. listopadu 1997 AWFVA věnovala veškerá autorská práva k filmu a videu Warhol muzeu.

V roce 2013 bylo oznámeno, že na Manhattanu v New Yorku vývoj přechodu Essex Crossing na Lower East Side, přístavba hlavního Pittsburghského muzea, měla být otevřena do roku 2017. Muzeum však v březnu 2015 oznámilo, že upustilo od svých plánů na otevření newyorské přílohy.

V říjnu 2019 byla v archivu objevena zvuková páska veřejně neznámé hudby Lou Reeda, založená na Warholově knize z roku 1975 „Filozofie Andyho Warhola: od A do B a zpět“. v muzeu v Pittsburghu.