Музей основан 22 сентября 1905 года Пензенским обществом любителей естествознания. Первые посетители смогли побывать здесь лишь в 1911 году. С того времени двери музея всегда оставались открытыми. В 1924 г. музей преобразован в краеведческий и переведен в двухэтажное здание общежития женского епархиального училища, которое занимает и поныне.
Собрания музея разноплановые – естественнонаучные, археологические, этнографические, художественные, нумизматические коллекции, фонды письменных и печатных источников. Ежегодно посетителями музея становятся свыше 100 тысяч человек.