Своим появлением музей обязан Пензескому обществу любителей естествознания (ПОЛЕ) музей открыл свои двери для посетителей 22 сентября 1905 года.
Позже, в 1924, музей был переименован в краеведческий. Эта идея принадлежала Нонне Ивановне Спрыгиной и Борису Николаевичу Гвоздеву. Они ориентировали музей на этнографические и археологические исследования, впоследствии организовав исторический отдел с постоянными выставками. Коллекция музея, на данный момент, насчитывает порядка 125 тысяч единиц.
Здание музея состоит из семи залов, в которых можно ознакомиться с палеонтологическим, культурным и социальном укладом края. Так же при музее работает богатая библиотека, которая представлена многими редкими и старыми печатными изданиями, а так же изданиями с автографами.