Музей был создан как Царицынский музей местного края Обществом содействия внешкольному образованию на базе городского школьного музея при 12-м училище им. Иванова. Среди организаторов – А. А. Репников, купец и меценат, Почётный гражданин Царицына, член Саратовской учёной архивной комиссии, преподаватели П. П. Курлин, К. Я. Виноградов, А. С. Лебедев, член Саратовской учёной архивной комиссии Б. В. Зайковский, воронежский профессор Б. А. Келлер.
Днём основания считается 2 (15) ноября 1914 года. Первым заведующим стал Пётр Павлович Курлин, помощником — заведующий школьным музеем наглядных пособий Василий Романович Кравцов.
С 1915 года музей размещался в Доме науки и искусств, где ему были выделены две комнаты. Экспонировались палеонтологические находки, археологические и нумизматические коллекции.
За годы гражданской войны музей был совершенно заброшен и разорен. Но уже в 1921 году работники музея привели его в надлежащий порядок, и музей был вновь открыт для посетителей. Экспонировались археологические материалы, предметы металлургического производства, экспонаты по зоологии, ботанике, анатомии, географии.
В 1924 году музей получил статус губернского, а в 1925-м году Постановлением Сталинградского губисполкома он был переведен в здание бывшей Преображенской церкви, где располагался до 1942 года. В дни Сталинградской битвы здание музея было разрушено, многие коллекции (которые не успели вывезти в эвакуацию) погибли. В 1942-1944 гг.. спасённая часть музейного фонда была эвакуирована в село Цветочное Гмелинского района Сталинградской области, затем в 1944 году в г. Урюпинск. С 1946 по 1954 года музей располагался в г. Камышине. В 1954 году вернулся в г. Сталинград и находился в здании лесного (гидромелиоративного) техникума до 1986 года.
В настоящее время занимает два здания: бывшей Царицынской Земской Управы (1916 г.) и Волжско-Камского коммерческого банка (1879 г.), которые являются памятниками истории и архитектуры конца XIX — начала XX веков регионального значения, построены в стиле эклектики с элементами модерна. Восстановлены после Сталинградской битвы.
Сегодня Волгоградский областной краеведческий музей выявляет, комплектует, исследует, хранит и экспонирует памятники истории развития природы и общества на территории края. Музейное собрание насчитывает более 170 тысяч единиц хранения, среди которых предметы, являющиеся уникальными памятниками природы и истории края. Наиболее интересные коллекции: палеонтологии и палеоботаники, археологии, керамики и стекла, этнографии к. XIX – н. XX вв., мемориальные коллекции земляков, материалы о социально-экономическом, общественно-политическом и этно-культурном развитии региона в XX веке.
