Музей основан в 1932 г. в качестве политехнического. В 1938 году музей переименован в областной краеведческий. В те годы фонд музея был незначительным и насчитывал около 712 экспонатов. Первая археологическая экспедиция музея была осуществлена в 1940 г. под руководством С. Киселева. В этой экспедиции были исследованы уникальные памятники андроновской культуры.

По результатам Центрально-Казахстанской археологической экспедиции АН КазССР под руководством А.Х. Маргулана фонд музея пополнился ценными находками эпохи бронзы, найденными на территории области. В 1964 г. музей переименован в историко-краеведческий. Фонд музея значительно расширился после этнографической экспедиции, проведенной в 1965 г. среди переселенцев.

Современное здание для музея было построено в 1979 г. На сегодняшний день в фондах музея насчитывается 139037 экспонатов, размещенных в четырех отделах: общей истории, археологии и этнографии, современной истории, отдел фондов, отдел экскурсионно-массовой работы. Богатые фонды музея содержат коллекции археологических предметов эпохи палеолита и неолита, свыше 1000 видов палеонтологических экспонатов, коллекции этнографии и декоративно-прикладного искусства, материалы о первых исследователях края, создателях автономии «Алаш» и партии «Алаш-Орда» и другие ценные экспонаты.