Музей основан в 1897 г. Орловской ученой архивной комиссией. В послереволюционный период музей вобрал в себя часть фондов церковно-археологического и военного музеев, а также национализированные культурные ценности. В годы Великой Отечественной войны музейные коллекции были сильно разграблены.
В 2011 г., после длительного перерыва, открылась первая очередь экспозиции музея, посвященная истории Орловского края.
В настоящее время экспозиция Орловского краеведческого музея включает несколько разделов, построенных по тематическому принципу: «Коллекционный» (часть коллекций музейного собрания – мебели, часов, фарфора, колокольчиков, самоваров, оружия и т. д.), «Этнография», «Знаменитые люди Орловского края», «Православие», «История фотографии в Орловском крае».
Значительную площадь занимает большой раздел «Природа Орловского края», который знакомит посетителей с животным и растительным миром Орловского края. В нескольких залах музея постоянно работают выставки – художественные, фотографические, тематические из фондов музея.
