Mae’r amgueddfa wedi’i lleoli yn Eglwys Santes Fair. Mae sylfeini Hen Eglwys Santes Fair yn dyddio o’r 6ed Ganrif, er fod yr adeilad presennol wedi’i ailadeiladu’n gyfan gwbl rhwng 1825-1827. Mae’r hen eglwys yn cartrefu casgliad unigryw yr Amgueddfa o arteffactau morwrol perthnasol ynghyd â gwybodaeth am longau sydd wedi’u hadeiladu yn lleol, y morwyr a’r capteiniaid. Yn y fynwent sy’n amgylchynu’r eglwys, mae beddi llawer o forwyr a chapteiniaid Nefyn a’r ardal leol. Mae cofnod o arysgrifeniadau cerrig beddi wedi’i dogfennu gan Gymdeithas Hanes Teuluoedd Gwynedd.

​

Sefydlwyd yr Amgueddfa yn 1977 gan grŵp o wirfoddolwyr oedd yn dymuno arddangos eitemau o ddiddordeb hanesyddol yn lleol. Bu’n rhaid cau yn 2000 yn sgil pryderon iechyd a diogelwch.

​