Cette galerie se trouve dans l'ancien château d'eau construit en 1823 qui alimentait alors les différentes fontaines et points d'eau de la ville ; on peut d'ailleurs encore y observer l'ancien dispositif hydraulique. Fondée en 1974 par le photographe toulousain Jean Dieuzaide, la galerie municipale du Château d'eau est la plus fréquentée et la plus ancienne des galeries de photographies d'Europe.

Elle propose des expositions sur l'histoire ancienne et contemporaine de la photographie. Des photographes de renommée nationale et internationale exposent régulièrement dans ce lieu.