Образован 12 (24) декабря 1886 года как историко-археологический музей при создании Саратовской учёной архивной комиссии. Началом музейной коллекции послужили пожертвования частных лиц и учреждений. К 1889 году в музее насчитывалось 144 предмета. Первоначально коллекция располагалась в здании присутственных мест, там же где и сама архивная комиссия. Затем, в 1892 году, коллекцию переместили в здание Радищевского музея. В 1893 году был составлен новый каталог музея, в нём насчитывалось уже 1500 предметов. В 1930 году музей переехал в особняк М. А. Устинова — памятник русского классицизма 1810-х гг.

В фондах музея, насчитывающих около 400 тыс. предметов, собраны богатейшие археологические, этнографические, палеонтологические, энтомологические, гербарные коллекции, представлены фотографические материалы, образцы рукописной и старопечатной книги, нумизматики, предметов религиозного культа, плакатной графики, живописи, материалы по истории политической, экономической, социальной и культурной жизни города. Особый интерес посетителей вызывают мемориальные коллекции Ю.А. Гагарина, авиаконструктора О.К. Антонова, выдающегося ученого-генетика Н.И. Вавилова, композитора А.Г. Шнитке, писателя Л.А. Кассиля, актёров Б.А. Бабочкина, О.П. Табакова, О.И. Янковского. Музей обладает единственной в стране коллекцией, рассказывающей о жизни и деятельности П.А. Столыпина, раритетными материалами о голоде в Поволжье в 1921 году, единственным в мире боевым самолетом ЯК-1.

Одной из основных и постоянных экспозиций Саратовского областного музея краеведения является выставка «Дорога в космос». В её основу положена коллекция, которая начала формироваться буквально на следующий день после полёта первого космонавта. Главным экспонатом является самолёт ЯК-18, на котором Юрий Гагарин учился летать во время занятий в аэроклубе. Кроме того, можно увидеть копию списка предлагаемых названий первого космического корабля, составленного советским конструктором С.П. Королёвым, под руководством которого был осуществлён полёт первого космонавта. И ещё много интересных вещей: учебники и приборы, которыми пользовался космонавт в период обучения в техникуме, макет спускаемого аппарата космического корабля «Восток», большую картину, написанную саратовским художником В.К. Ткаченко в 1982 году, «Гагарин после приземления».

Коллекции музея периодически пополняются новыми уникальными экспонатами. Так в июне 2015 года в музей поступили дневники Н. И. Вавилова, в декабре 2014 года поступили экспонаты связанные и с именем архитектора С. А. Каллистратова.

Филиалы

Саратовский этнографический музей
Новоузенский краеведческий музей
Дом-музей В. И. Чапаева
Музей истории г. Балаково
Аткарский краеведческий музей
Аркадакский краеведческий музей
Калининский историко-краеведческий музей
Красноармейский краеведческий музей
Марксовский краеведческий музей
Самойловский краеведческий музей

Проезд трол. № 1, 4, 5, авт. № 3, 11, 32, 33, 42 до ост. «Музейная площадь»