Воронежский областной краеведческий музей учреждён как Воронежский губернский музей при Воронежском губернском статистическом комитете 09 сентября 1894 года. Решающую роль в его открытии сыграл С.Е. Зверев, председатель Комиссии по устройству музея при Воронежском губернском статистическом комитете (1894-1916).

Воронежский губернский музей размещался в здании Мещанской управы (бывший дом Савостьяновых; ныне улица Плехановская, 3). Предложения о создании и структуре музея сформулировал ещё в 1857 Н.И. Второв. На момент открытия музей состоял из историко-географического, археологического, нумизматического, кустарно-этнографического, естественного отделов и библиотеки местных изданий. Особую ценность представляли так называемые «второвские короба» - документы по истории края XVII-XVIII веков (переданы в конце 1920-х годов в Воронежский губернский архив). Всего насчитывалось 2400 экспонатов, часть которых была пожертвована коллекционерами П.Г. Беляевым, К.И. Бухоновым, А.Л. Мариным, М.Ф. Мартыновым.

По инициативе Н.Ф. Фёдорова музей провёл выставки: Коронационную (1896), Екатерининскую (1896), гравюр религиозного содержания (1897), Митрофановскую (1897), к 100-летию печатного дела (1898), Рождественскую (1898-1899), Никитинскую (1899). В 1912 году музей получил дом бывшего губернатора И.Л. Потапова (ныне проспект Революции, 18), куда переехал в 1914 году. При Воронежской учёной архивной комиссии был создан специальный комитет (1910), который выпустил «Вестник постройки Воронежского губернского музея» (1910, 1914) с целью сбора средств на реставрацию здания (наибольшую сумму - 5000 рублей пожертвовала графиня С.В. Панина). В 1916 году на основе собрания художника Л.Г. Соловьёва был создан художественный отдел. В октябре 1916 года музей перешёл в ведение Воронежской учёной архивной комиссии. К 1917 году количество музейных экспонатов составляло более 34 000 единиц.

В ноябре 1918 года музей был преобразован в государственный историко-культурный. Фонды пополнялись за счёт поступлений из национализированных имений и монастырей, собиралась революционная печать. В 1924 году при музее возникло Воронежское краеведческое общество, с этого же времени при музее действовало научно-фотографическое общество. В 1927 году открылся антирелигиозный отдел (350 предметов культа), выделившийся в 1930 году в самостоятельный музей (в здании Покровской церкви). В 1927 году революционный отдел был реорганизован в Воронежской областной музей Революции.

В годы Великой Отечественной войны (ВОВ) часть коллекций была эвакуирована в город Джамбул и село Александровка Павлоградской области Казахской ССР. Во время оккупации города Воронежа около 1400 экспонатов погибло (к 1941 году в музее насчитывалось около 100 000 единиц хранения). Музей возобновил работу в 1943 году как Воронежский областной краеведческий музей, присоединив коллекции ликвидированных музея Революции и Антирелигиозного музея. Первая послевоенная экспозиция открылась в 1948 году. В 1959 году музей переехал в здание на улице Плехановской, 29.

Воронежский областной краеведческий музей является одним из центров научно-просветительной работы, проводит научные экспедиции, организует лекционную работу и выставки.

Отделами Воронежского областного краеведческого музея являются Дом-музей А.Л. Дурова, открытая в 1987 году в здании памятника архитектуры 2-й половины XVIII века, известного как Арсенал (бывшая суконная фабрика купцов Гардениных), военно-историческая экспозиция, посвящённая событиям Великой Отечественной войны (ВОВ), и корабль «Гото Предестинация», на котором размещена экспозиция по истории создания военного флота.

Среди коллекций музея особый интерес представляют: археологическая (в том числе золотые и серебряные скифские украшения), нумизматическая (серебряные русские монеты XVI века), этнографические (образцы народных костюмов конца XIX - начала XX века), палеонтологическая (останки ископаемых животных и раковины моллюсков), геологическая (образцы местных пород и минералов), а также собрание оружия (с XIV века). В настоящее время в фондах Воронежского областного краеведческого музея более 160 000 единиц хранения, в том числе свыше 107 000 в основном фонде.

Изданы сборники трудов (1960, 1994, 2019, 2021, 2023). До 1917 года выходили Отчёты Воронежского губернского музея.

Директоры: С.Е. Зверев, М.К. Паренаго, Н.В. Валукинский, Ф.Н. Шемякин, Т.С. Пчельников, К.Т. Попов, Г.В. Синайская, А.П. Соловьёв, Л.А. Машнев, И.В. Мельниченко, В.Л. Звершховский, Т.В. Фролова, В.В. Слепченко, ЕЛ. Вычерова (с 2006 года).

см.: Российская музейная энциклопедия (Москва, 2001).
Н.И. Поликарпов. Историческая записка о Воронежском губернском музее (1832-1894). (Воронеж, 1896).
С.Н. Шестова. Воронежский государственный историко-культурный музей / Сборник Воронежского государственного историко-культурного музея. Выпуск 1. (Воронеж, 1925).
Б. Колганов. Когда кричит музейная тишина // Подъём. (Воронеж), 1987, № 9.
В.А. Алленова. С.Е. Зверев - создатель Воронежского губернского музея // Из истории Воронежского края, 1998, Выпуск 7.
Н.Ф. Фёдоров и его воронежское окружение. (Воронеж, 1998).
С.П. Толкачёва. Формирование этнографической коллекции Воронежского областного краеведческого музея: (конец XIX - 20-е годы XX века) // Вопросы истории славян. Выпуск 12. (Воронеж, 1998).
В.А. Алленова. Из истории организации выставок в Воронеже на рубеже XIX - XX веков // Из истории Воронежского края, 2002, Выпуск 10.
Е.В. Замаева. Археология в деятельности Воронежского губернского музея в 20-е годы XX века // Из истории отечественной археологии. Выпуск 1. (Воронеж, 2008).
А.И. Кулешов. Из истории формирования коллекции нумизматики Воронежского областного краеведческого музея // Воронежский вестник архивиста, 2010, Выпуск 8.
А.Н. Акиньшин. Изучение локальной истории в краеведческом музее в первый век его существования (1894-1994) // Труды Воронежского областного краеведческого музея, Выпуск 3. (Воронеж, 2019).
Р.С. Берестнев, С.П. Толкачёва. О первых коллекциях губернского музея // Труды Воронежского областного краеведческого музея, Выпуск 3. (Воронеж, 2019).
Р.С. Берестнев. Комплектование археологических фондов Воронежского областного краеведческого музея: от послевоенных раскопок до современности // Общество и власть: история и современность. (Воронеж, 2019).