Музей образован в 1894 году как музей Приамурского отдела Императорского Русского географического общества (ПОИРГО). В 1902 году ему было присвоено имя «Гродековский» в память заслуг приамурского генерал-губернатора Н. И. Гродекова в организации и становлении музея. В 2002 году имя Н. И. Гродекова в названии Хабаровского краевого музея было восстановлено.
В музее представлены экспонаты, посвященные палеонтологии и геологии Приамурья, флоре и фауне Дальнего Востока, рыбам бассейна Амура, культуре коренных народов Приамурья и славян-переселенцев, истории освоения и развития Дальнего Востока России, событиям Гражданской войны на Дальнем Востоке 1917–1922 гг. Регулярно экспонируются временные выставки.