De plannen voor het museum werden aangekondigd in oktober 1989, ongeveer 2,5 jaar na de dood van Warhol. Op het moment van de aankondiging werden werken ter waarde van naar schatting $ 80 miljoen geschonken aan de nieuw aangekondigde museum door de AWFVA en de Dia Art Foundation. Thomas N. Armstrong III, die van 1974 tot 1990 directeur was van het Whitney Museum of American Art, werd in 1993 tot eerste directeur van het museum benoemd. Matt Wrbican trad toe tot de personeel van het museum voordat het werd geopend, inventariseerde de bezittingen van Warhol in New York en werd de archivaris en een expert op het gebied van Warhols werk.

In 1993 was de 88.000 vierkante voet (8.200 m2 ) industrieel magazijn en de uitgebreide renovaties ervan ongeveer $ 12 miljoen hadden gekost, en de AWFVA had meer dan 1.000 werken van Warhol geschonken ter waarde van meer dan $ 55 miljoen, een donatie die groeide tot ongeveer 3.000 werken.

Op 13 mei –14, 1994, trok het museum ongeveer 25.000 bezoekers naar het openingsweekend. Armstrong, de oprichtende directeur, nam ontslag in e maanden na de opening; op het moment van zijn aftreden had het museum ‘gespannen relaties’ met de AWFVA en het Carnegie Institute, de financier, hoewel The New York Times niemand kon vinden die zou zeggen of die wrijving een rol speelde in Armstrongs ontslag.

Op 1 november 1997 schonk de AWFVA alle Warhol film- en video-auteursrechten aan het museum.

In 2013 werd aangekondigd dat in Manhattan, New York City, in de Essex Crossing-ontwikkeling aan de Lower East Side, een bijgebouw van het hoofdmuseum van Pittsburgh, zou in 2017 geopend zijn. Het museum kondigde echter in maart 2015 aan dat het zijn plannen om het bijgebouw in New York te openen had laten vallen.

In oktober 2019 werd gemeld dat een audioband met publiekelijk onbekende muziek van Lou Reed, gebaseerd op het boek van Warhol uit 1975, “The Philosophy of Andy Warhol: From A to B and Back Again”, werd ontdekt in een archief. in het museum in Pittsburgh.