Музей основан в 1897 г. Орловской ученой архивной комиссией. В послереволюционный период музей вобрал в себя часть фондов церковно-археологического и военного музеев, а также национализированные культурные ценности. В годы Великой Отечественной войны музейные коллекции были сильно разграблены.
После длительного перерыва, в 2011 г. открылась первая очередь экспозиции музея, посвященная истории Орловского края. В 2012 г. открыт для посещения «Коллекционный зал». Полное открытие экспозиции запланировано в 2016 году.