Ещё в 1917 году известный русский географ В. П. Семенов-Тян-Шанский, считая Дивногорье выдающимся российским памятником, предложил создать здесь заповедник по типу американских национальных парков.
В ходе работ Советско-Болгаро-Венгерской экспедиции в середине 1970-х годов учёные-археологи ставили вопрос о создании на базе Маяцкого археологического комплекса музея-заповедника. Затем потребовалось около десяти лет целенаправленных усилий С. А. Плетневой и А. З. Винникова, а затем и М. И. Лыловой, чтобы идея о создании музея-заповедника начала воплощаться в жизнь.
Именно в рамках этой деятельности в мае 1987 году сотрудники Воронежского областного краеведческого музея под руководством Марины Ивановны Лыловой обследовали Маяцкий могильник на предмет степени его сохранности и приняли решение о проведении охранных раскопок на тех участках памятника, которые особенно интенсивно разрушались оврагом. Во время проведения раскопок Дивногорье посетил корреспондент газеты «Правда» В. Степнов, и спустя пару месяцев в центральном органе партийной печати появилась его статья «Дивногорье». В ней автор восхищенно писал о красоте здешних мест и сетовал, что уникальные памятники Дивногорья никак не защищены от разрушения, территория до сих пор не получила статус заповедной зоны, а инициативы энтузиастов не получают поддержки у областных властей.
Статью нельзя было обойти молчанием, и в 1988 году было объявлено о создании на территории комплекса памятников «Дивногорье» филиала Воронежского областного краеведческого музея.
Идея образования музея-заповедника получила дальнейшее развитие, и с 1 августа 1991 года на базе филиала ВОКМ создается Природный, архитектурно-археологический музей-заповедник «Дивногорье», который с момента его возникновения возглавляет М. И. Лылова.
В 2013 году земли музея-заповедника получили статус объекта культурного наследия народов РФ регионального значения — Достопримечательного места «Природно-культурный комплекс «Дивногорье».
В 2016 году Дивногорье получило статус объекта культурного наследия федерального значения. 29 февраля подписан указ Министерства культуры Российской Федерации № 484 Об изменении категории историку-культурного значения объекта культурного наследия регионального значения «Природно-культурный комплекс «Дивногорье» (Воронежская область)».
Постановление Правительства Воронежской области от 22 декабря 2017 года № 1066 «О создании государственного природного заказника областного значения «Дивногорье».
С 2020 года включение музея-заповедника в список объектов всемирного культурного наследия ЮНЕСКО.
