Музей открыт 29 декабря 1978 года в качестве культурно-просветительного отдела при Тамбовском областном доме санитарного просвещения (позднее – Тамбовский областной центр медицинской профилактики).
Значительную часть коллекции составляет документальный фонд: печатные периодические и непериодические издания по вопросам медицины, монографии и научные труды крупнейших деятелей здравоохранения области, рукописи, личные документы и фотографии, а также редчайшие издания по медицинской тематике конца XVIII – начала XIX века.
Коллекция нумизматики включает в себя персональные государственные награды тамбовских врачей периода XX века, личные печати медиков XIX–XX веков. Музей обладает ценной коллекцией медицинского оборудования, инструментов и медикаментов XIX–XX веков.
Особый интерес представляет коллекция ученого и изобретателя Александра Леонидовича Чижевского, создателя прибора «аэроионификатор», испытанного в птицесовхозе «Арженка» в городе Рассказове Тамбовского района в 1930-е годы.
