Budynek, w którym mieści się Muzeum Martyrologii „Pod Zegarem”, na ulicy Uniwersyteckiej oddano do użytku Urzędowi Ziemskiemu w 1930 roku. Składał się z 3 pięter i piwnic. Był zbudowany i wyposażony w nowoczesny sposób. Ponieważ na fasadzie konstrukcji umieszczono zegar, miejsce to zaczęto popularnie nazywać „Pod Zegarem”.

Po kampanii wrześniowej budynek został przejęty przez Urząd Komendanta Policji Bezpieczeństwa i Służby Bezpieczeństwa, wśród którego dominującą rolę zaczęło odgrywać Geheime Staatspolizei (gestapo) – Tajna Policja Państwowa. Jej zadaniem była walka z wewnętrznym wrogiem III Rzeszy: Polakami zaangażowanymi w ruch oporu oraz elitą narodu polskiego.

„Zegar” stał się miejscem najokrutniejszych tortur prowadzonych przez okupanta niemieckiego. W budynku, na parterze i piętrach, zorganizowano biura-pokoje przesłuchań. W piwnicach powstał areszt dla więźniów politycznych. Składało się na niego 12 cel, 2 ciemnice, karcer, pomieszczenie gospodarcze i pokój dla strażników niemieckich. Większość cel miała wymiary 340x279x238 cm, od reszty wyróżniały się karcer, większa cela nr 12 i ciemnica o szerokości zaledwie 75 cm.

Okna w celach zabito deskami od wewnątrz i zasypano ziemią od zewnątrz, uniemożliwiając osadzonym kontakt ze światem zewnętrznym oraz znacznie ograniczając przepływ powietrza. Drzwi do poszczególnych cel zastąpiono kratami (oprócz ciemnic). Z cel wymontowano jakiekolwiek urządzenia oświetlające. Jedynym źródłem światła były dwie bezustannie palące się żarówki na korytarzu. Pomimo faktu, iż budynek posiadał instalację centralnego ogrzewania, w celach była ona wyłączona. Pomieszczenia wraz z podłogą wykonano z betonu. Na wyposażenie cel składała się jedna ławka lub prycza. Z rur pod sufitem kapała woda lub ścieki. W celach mnożyło się od pcheł, wszy i insektów.

Więźniowie byli umieszczani „Pod Zegarem” bezpośrednio z miejsca aresztowania lub przywożono ich z więzienia na Zamku Lubelskim. Przesłuchania rozpoczynały się ok. godziny 9. Do cel, mimo grubych murów, docierały krzyki torturowanych. Gestapo przesłuchiwało ok. 50 więźniów dziennie. Czas pobytu więźniów w areszcie różnił się, od jednego dnia do kilku miesięcy. Nie jest znana dokładna ilość osób zakatowanych w budynku. Szacuje się, że między 1942 a 1944 zabito tu około 200 osób. Zmarli więźniowie byli nocą przewożeni na Zamek Lubelski, gdzie personel szpitala zmuszony był stwierdzić zgon ofiary w więzieniu, najczęściej z powodu choroby. Ostatni aresztowani przebywali „Pod Zegarem” do 20 lipca 1944 r. Władze niemieckie opuściły budynek z chwilą ewakuowania się administracji okupanta z Lublina około południa 22 lipca 1944 r.

We wrześniu 1944 roku, pod kuratelą sił reżimu komunistycznego na nowo otworzono areszt wraz z pomieszczeniami tortur, który działał do 1946 r. Następnie, budynek przekazano Ludowemu Wojskowi Polskiemu. Do „Zegara” nie kierowano już więźniów politycznych. Po 1944 r. parter i piętra przeszły generalny remont, który całkowicie zlikwidował efekty działalności służb niemieckich i komunistycznych. Przez następne lata przeprowadzano szereg podobnych działań w piwnicach.

23 września 1979 r. dzięki staraniom i współpracy Klubu Byłych Więźniów Politycznych Zamku Lubelskiego i „Pod Zegarem” z Muzeum Okręgowym w Lublinie (dziś Muzeum Lubelskie w Lublinie), utworzono Oddział Martyrologii „Pod Zegarem”. Autorką scenariusza wystawy stałej była Alina Gałan. Dla zwiedzających udostępniono 2 cele z inskrypcjami pozostawionymi przez więźniów. W pozostałych pomieszczeniach przedstawiono artefakty i materiały dokumentujące terror stosowany przez Niemców na Lubelszczyźnie, ze szczególnym wskazaniem na historię więzienia na Zamku i aresztu „Pod Zegarem”. Pod kontrolą armii wciąż znajdują się 4 cele byłego aresztu. Pierwszym kierownikiem Oddziału została Elżbieta Borak, którą zastąpił Zdzisław Kowalski, a w 1992 r. Barbara Oratowska.

W 1991 roku Muzeum udostępniono budynek znajdujący się na ul. Idziego Radziszewskiego, w którym otwarto (nieczynną od 2015 roku) wystawę stałą „Martyrologia młodzieży Lublina i harcerstwa Lubelszczyzny 1939-1945” autorstwa Sławomira Litwińskiego i Kazimierza Jarzembowskiego.
W latach 2015–2017 przeprowadzono generalny remont pomieszczeń na ul. Uniwersyteckiej, celem którego było unowocześnienie ekspozycji i odzyskanie oraz konserwacja jak największej ilości inskrypcji ukrytych pod warstwami tynku i farby.