臺中幅員遼闊,族群多元,人文薈萃,藝文人才輩出,本中心前身為「臺中縣立文化中心」,係配合中央政府政策將文化建設列入12項重要計畫,每一縣市設立文化中心,於民國67年底開始規劃籌建,並於69年8月開工,而於71年12月底竣工,隨即於72年元旦落成啟用,將臺中縣文化建設帶入新領域。
成立以來,發揮地方特色,弘揚多元文化,倡導讀書風氣,建立書香社會,辦理藝文活動,提高民眾欣賞水準,舉辦假日表演廣場活動,提供民眾正當休閒活動,建立志工制度,擴大參與層面,辦理藝文研習活動,培育藝文人口。
民國79年設置編織工藝館,致力於保存及研究編織技藝,策辦編織展覽,獎勵並培育編織人才,創立全國性的編織工藝獎並辦理國際交流活動,106年另行成立臺中市纖維工藝博物館。
民國99年12月25日臺中縣市合併升格直轄市,中心改制,並依據所在地豐原舊地名,定名為「葫蘆墩文化中心」,直屬臺中市政府文化局所轄,為大臺中地區山線最重要的文化機構。105年3月1日臺中市立圖書館成立,本中心原有之圖書館改制為臺中市立圖書館葫蘆墩分館。
葫蘆墩文化中心於民國77年首開先例,辦理「藝術薪火相傳-臺中縣美術家接力展」,為全國首創徵件與邀請並重之展覽,為中部地區歷史最悠久且深具影響力的美展活動之一。100年擴大辦理為「藝術薪火相傳-臺中市美術家接力展」。
民國82年開辦「全國兒童聯想創作畫比賽」,是目前國內唯一以聯想創意為題材的全國性兒童美術競賽。107年並首度至總統府展出。