大庆博物馆前身为大庆展览馆， 1975年大庆展览馆正式建成，曾经在油田开发建设的各个历史阶段为宣传大庆精神、铁人精神发挥了重要作用。

　　1998年，经机构改革，大庆展览馆更名为大庆博物馆，同时和大庆文物管理站馆站合一。隶属于大庆市文化局。

　　2002年，博物馆新一届领导班子上任后，确立了东北晚第四纪哺乳动物化石的研究、保护和展示项目为重点，在原中科院有关专家的支持下，抢救性地开展了发现和保护工作。仅仅几年的时间，就抢救了这个动物群中近50个种，化石近万件，填补了国内该动物群系统收藏的空白。对这些古生物化石的研究，在地质学、古生物学、古人类学和远古地域变迁等方面都有着十分重要的意义。

　　2004年10月，经过对馆舍的维修改造与展厅布展，大庆博物馆正式面向社会开放。

　　2005年初，大庆市政府决定建设大庆博物馆新馆，同年7月，大庆博物馆新馆破土动工，土建投资1.2亿元，建筑面积18700平方米，层高三层，与大庆歌剧院、大庆书苑比肩相接，成为大庆五湖新区最具现代风格和特色的组团建筑，洋溢着大庆这座全国魅力城市的文化气息，成为开放大庆对外展示的重要窗口。2007年10月，土建已基本完成，市政府投资6000万元进行布展施工。

　　2008年6月18日，大庆博物馆新馆对外开放。大庆博物馆拥有专业技术人员35人，其中副高级以上职称4人，中级职称25人。

　　近三年来，大庆博物馆面向社会开放，取得了良好的社会效益，每年接待观众近20万人，2008年，大庆博物馆新馆以崭新的面貌向市民敞开了大门，并实行免费开放，受到市民的极大关注和一致好评，观众量急剧增加，预计在50万人。

　　大庆博物馆属综合性博物馆，其展示内容主要包括自然与人文历史两大部分。该馆全方位展示大庆古代、近代历史，油田开发建设史、现代化城市建设史，和具有地域特色的草原、湿地景观及特有的珍稀兽类、禽类、昆虫、蝴蝶等标本，展示远古时代的恐龙、东北地区特有的猛犸象、披毛犀等古生物化石，展示五彩缤纷的海底世界和珍稀的海洋动物。

　　在人文历史藏品中，细石器文物是大庆博物馆的一大特色，是新石器时期原始人类加工技术最高、造型最为精美、刃尖最为锐利的工具。它代表了原始社会石器制造的最高水平(现代人用科技手段都难以完成)。这种名闻天下的精致“细石器”渔猎工具，仅分布在我国东北草原地区，而且又以嫩江流域齐齐哈尔和大庆一带最为密集，是我国乃至世界研究细石器工具的重要基地之一。目前大庆博物馆已经征集到两千余件细石器文物标本(约占嫩江流域全部细石器的百分之六十左右)，为馆藏和研究奠定了基础。

　　另外，大庆博物馆还收藏了新石器至辽金时期的陶器240件，铁器216件，瓷器43件，铜器213件及其它杂件138件。

　　大庆地区的文化遗存从旧石器时代开始至清代晚期从未间断过，这在东北地区是比较少见的。而其它一些地区的历史文化相对都比较单一。因此，对大庆地区文物的研究，在文化传承方面有着重要的研究地位和历史价值。

　　大庆博物馆的自然类藏品更加丰富，其中数东北晚第四纪哺乳动物化石最为珍贵，拥有目前国内发现最完整的真猛犸象化石骨架，以及其它动物近50个种，完整骨架16具，化石近万件。经初步鉴定和观察，有些化石可能改写某个种属的历史，有些种填补了前人材料的空白，丰富了这个动物群的属种。国内权威专家称：大庆博物馆东北第四纪哺乳动物化石填补了国内该动物群系统收藏的空白。对这些古生物化石的研究，在地质学、古生物学、古人类学和远古地域变迁等方面都有着十分重要的意义。

　　大庆博物馆收藏了兽类、禽类标本450件，其中有国家一级保护动物如东北虎、熊、丹顶鹤、大鸨、白稚鸡、雪鸮、黑琴鸡等珍贵标本。

　　大庆博物馆收藏了世界珍惜昆虫蝴蝶标本2200种，其中有号称世界上最贵、最美丽的蝴蝶——光明女神，及世界上10个国家的美丽国蝶，千奇百怪的各种昆虫，令人叹为观止。