Краеведческий музей является одним из старейших в России. Он был основан в 1879 году, как раз к 100-летию образования Тамбовского наместничества.
Сначала музей находился в здании городской публичной библиотеки, но позже переехал в Дом Общества народных чтений (Нарышкинская читальня). С момента появления, музей стал развиваться как историко-краеведческий. В основу фондовых коллекций положены материалы по археологии, этнографии, собрание древних рукописей, оружия и многое другое.
К 1917 году в городе появилось несколько музеев: Тамбовский городской музей, музей Ученой архивной комиссии и передвижной музей наглядных пособий имени А.Ф. Бунакова. В 1918 году все они перешли во владение Наркомпроса РСФСР.
В период гражданской войны стал вопрос об объединение всех коллекций уже сложившихся музеев. Процесс объединения продолжался до 1922 года. Первый общегубернский музей расположился в торговом доме купца М.Я. Шоршорова.
В 1929 году музею было передано здание Спасо-Преображенского собора. В конце 1937 года, музей получил статус областного краеведческого, в связи с образованием Тамбовской области. С середины 50-х годов началось возрождение краеведения, что способствовало оживлению деятельности музея, активизации научной и экспедиционной работы.
В 70-е годы музей становится ведущим во всем регионе. А в 90-е годы музей становится методическим центром музейной сети области.