大庆市博物馆隶属于大庆市文化广电新闻出版局，属财政全额拨款事业单位。其前身为大庆展览馆，组建于1964年，办公地点几经变迁，1975年，位于市儿童公园北侧的大庆展览馆正式落成，曾经在七八十年代的油田开发建设时期，为宣传大庆精神、铁人精神发挥了重要作用。1991年，馆内陈列的铁人王进喜事迹展览整体迁入原铁人纪念馆。1998年，事业单位机构改革时，更名为大庆博物馆。2001年，大庆市文物管理站与大庆市博物馆合署办公。2005年7月，大庆市博物馆新馆破土动工。2008年6月18日，新馆自然部分陈列面向社会免费开放。2009年7月，被国家文物局公布为国家二级博物馆。2009年12月，被评为全国科普教育基地。2011年11月22日，大庆市博物馆二期布展工程结束，面向社会全面开放。