1971 gründete der Frechener Steinzeugunternehmer Dr. Gottfried Cremer das KERAMION als Galerie für zeitgenössische keramische Kunst und präsentierte dort seine Sammlung, die kontinuierlich zu einer der größten privaten Sammlungen moderner Keramik in Europa wurde. Der außergewöhnliche Bau des Kölner Architekten Peter Neufert, in seiner Form einer Töpferscheibe nachempfunden, nimmt somit schon durch seine äußere Erscheinung Bezug auf den Inhalt. Der Bau ist durch die runde Dachkonstruktion von circa 32 Metern Durchmesser geprägt. Das Dach wird im Inneren von fünf trichterförmigen Säulen getragen, die sich im Untergeschoss als Rundsäulen fortsetzen. Die Rundumverglasung sorgt für viel Licht und schafft bei sonnigem Wetter zusammen mit der weißen Farbe des Raumes und dem Blick in den Garten eine mediterrane Atmosphäre.
Im Jahr 2002 wurde das KERAMION mit dem ehemaligen Städtischen Keramikmuseum der Stadt Frechen zur „Stiftung KERAMION – Zentrum für moderne + historische Keramik Frechen“ zusammengeführt. Diese neue Institution ist eine selbstständige Stiftung des bürgerlichen Rechts. Die Stiftung KERAMION widmet sich der Förderung von Kunst und Kultur sowie der Wissenschaft und Forschung auf dem Gebiet der Keramik. Dieser Aufgabe kommt sie vorrangig durch die Verwaltung des Museums, durch die Organisation von Sonderausstellungen, die Publikation von Ausstellungskatalogen und die Bewahrung, Präsentation und Erweiterung der Sammlung moderner und historischer Keramik nach.
Mehrmals im Jahr finden Sonderausstellungen zu unterschiedlichen Themen statt (Einzelausstellungen klassischer bis experimenteller Künstler, nationale sowie internationale Überblicksschauen, Themenausstellungen zu archäologischen, kulturhistorischen oder aktuellen Fragestellungen und jurierte Wettbewerbsausstellungen).
Die ständige Präsentation der Historischen Abteilung zeigt ein Stück rheinischer Kultur- und Keramikgeschichte: In Frechen sind seit dem Mittelalter unterschiedliche Keramiken gefertigt worden, die als „Pingsdorfer Ware“, „Rheinisches Steinzeug“ und „Irdenware vom Niederrhein“ bekannt sind. Charakteristisch für die hiesige Produktion sind vor allem Bartmannkrüge aus Steinzeug des 16. bis 19. Jahrhunderts und farbig bemalte Bildschüsseln des 18. und 19. Jahrhunderts aus Irdenware. Im turnusmässigen Wechsel werden zu ausgewählten Themen Exponate aus der eigenen Sammlung präsentiert. Sie umfasst etwa 5000 keramische Unikate von über 500 Künstlern aus 35 Ländern und zeigt einen Querschnitt durch die künstlerische Keramik hauptsächlich der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts.
Als bauliche Erweiterung wurde 2012 ein museumspädagogischer Pavillon im Außengelände eröffnet. Hier können die praxisorientierten Besucher (Kinder, Jugendliche, Erwachsene, Senioren und Familien, Schulen und Kindergärten) in Workshops ihre Ideen in Ton umsetzten. Zudem werden für Erwachsene spezielle Künstlerseminare angeboten. Ein eigener Keramikofen ermöglicht das Brennen der entstandenen Werke. Der Neubau ist barrierefrei.