Создание Актюбинского областного историко-краеведческого музея согласно архивным документам относится к 25 августу 1929 года, когда в Актобе состоялась выставка, посвященная истории края. Актюбинский отдел Общества изучения края придавал особое значение этой выставке, деятельность которой благоприятно сказалась на создании в областном центре будущего музея. Первый музей начал функционировать как небольшой школьный музей. В документах он значится как «Местный краеведческий музей» или «Окружной краеведческий музей», относящийся к системе местного управления.

Зачинателем и первым руководителем музея, стал Давид Трофимович Темушка. В период работы заведующим музея с 1929 по 1945 годы, он внес большой вклад в его становление и развитие.

С 1929 года по июль 1934 года краеведческий музей занимал небольшое и неприспособленное помещение площадью 6х6 кв. м. на окраине города. В 1934 году учреждение переехало в здание бывшей миссионерской церковной школы. В декабре этого же года музей перебрался на место бывшей конторы «Торговый синдикат» по улице Ленина. 1946 году по решению городского исполнительного комитета здание, в котором находился краеведческий музей, был передан в трудовой резерв по подготовке кадровых специалистов. После этого коллектив, временно разместившийся на втором этаже Дома культуры, в сентябре был переселен в здание по улице Комсомольская, 22. В 1962 году музей снова переезжает в здание по улице Фрунзе, 62.

В 1965 году коллективу областного музея предложено здание бывшей двухэтажной гостиницы находящиейся в центре города. Общая площадь которого составляло 848,6 кв.м., для создания тематической экспозиции выделено 563 кв. м. В июне этого года директором музея назначается Рахила Сарсеновна Сарсенова. Благодаря опыту, накопленному ранее в государственной службе, ей в кратчайшие сроки удалось решить проблемные вопросы, стоящие перед коллективом музея. Новому руководителю нужно было решать задачи по исправлению материального положения, а также активации работы музея. Вместе с научными сотрудниками Рахила Сарсеновна активно контактировала с жителями города и области, стала собирать экспонаты к новой формирующейся экспозиции. Капитальный ремонт здания был завершен 30 декабря 1965 года. Оформление экспозиции музея было поручено Оренбургской творческо-производственной мастерской.

6 июня 1967 года состоялось торжественное открытие областного историко-краеведческого музея, в котором принял участие первый секретарь ЦК Компартии Казахстана Динмухамед Ахметович Кунаев.

В 60-70-е годы прошлого столетия археологическая наука Казахстана добилась новых успехов. Фонды областных музеев стали пополнятся новыми экспонатами, раскрывающими древнюю историю края. Благодаря активности сотрудников и интересу населения в регионах профессиональными специалистами стали исследоваться памятники, находящиеся под угрозой исчезновения и имеющие важное для науки значение.

Известный ученый В.С.Сорокин в 1955 году провел исследования памятников Актюбинской области по бассейну рек Илек, Хобда, Эмба (Жем), Каргалы и Орь, изучил материалы по материальной культуре и хозяйству населения эпохи бронзы. В 1970-е годы в течение трех полевых сезонов крупные научные исследования провел Каратауский отряд Южно-Казахстанской комплексной археологической экспедиции Института истории, археологии и этнографии АН КазССР (руководитель к.и.н. М.К. Кадырбаев). В результате раскопок курганов могильника Бесоба, Сынтас, Камыссай и Жалгызоба были найдены золотые изделия и предметы быта, изготовленные сарматскими мастерами, которые пополнили фонд музея.

В связи с увеличением интереса к обнаруженным археологическим артефактам с декабря 1974 года в областном историко-краеведческом музее для школьников города будет создан кружок «Юный археолог». Руководитель кружка член Ученого совета областного музея, отличник геологической отрасли СССР В.В. Родионов.

В августе 1980 года директором областного историко-краеведческого музея была назначена Рысжан Ильясовна Ильясова. 10 сентября 1981 года областной музей был закрыт на капитальный ремонт. 5 июля 1985 года были открыты залы Отдела природы и Досоветской эпохи, а через год зал Советского общества начал принимать своих посетителей. В результате научно-исследовательской работы сотрудниками областного музея была реорганизована экспозиция, посвященная формированию и пропаганде героизма 101-й национальной стрелковой бригады и 312-й стрелковой дивизии, внесших вклад в победу в Великой Отечественной войне. Расширена тематическая экспозия поступившими в фонд личными вещами Героя Советского Союза космонавта В.И. Пацаева.

С провозглашением независимости нашей страны началось изучение и исследование национальной истории. В 1992 году накануне 325-летия Тама Есета Кокиулы в экспозиции областного музея были внесены изменения и составлены новые конструктивные планы. В этом году первые был открыт зал «Батыров степи».

Актюбинский областной историко-краеведческий музей в 1999 году стал членом Международной ассоциации «Открытый музей» в Красноярске, с 2003 года – Международного совета музеев «ИКОМ Казахстана».

С 2003 по 2010 годы областным музеем руководил заслуженный деятель культуры Республики Казахстан Еркин Жолмурзинович Курманбеков. За годы работы в музее он организовывал познавательные мероприятия, научные конференции, экспедиции, посвященные памяти исторических личностей.

В 2013 году Областной центр истории, этнографии и археологии был присоединен к музею. Это событие способствовало развитию научно-исследовательской работы сотрудников музея.

В 2013 году директором музея стал молодой и энергичный Мейрам Нурланович Дуйсенгали, который прилагает все свои знания и усилия развитию музейного дела. На протяжении многих лет одной из главных проблем Актюбинского областного историко-краеведческого музея была потребность нового здания. В этой ситуации при непосредственной поддержке руководства области в новом районе города будет заложена основа нового типового здания с учетом современных требований к музейному делу. 14 ноября 2018 года состоялось официальное открытие нового здания музея. Торжественное открытие очага культуры началось с презентации передвижной фондовой выставки «Н. Назарбаев: эпоха, личность, общество», организованной Библиотекой Первого Президента Республики Казахстан – Лидера Нации.

На сегодняшний день в стенах музея функционирует десять залов. Общая площадь нового здания составляет 4360,4 кв. м, из них площадь экспозиционно-тематических выставочных залов – 1425,8 кв. м. и площадь музейного фонда – 341,23 кв. м. В новом музее имеются мастерские, научная библиотека, комнаты хранения экспонатов фонда, творческие комнаты и т.д. В выставочных залах запущены масштабные светодиодные экраны, интерактивная виртуальная книга, мультимедийное оборудование, виртуальный голографический комплекс, информационные киоски и другие технологические новинки.

В настоящее время Актюбинский областной историко-краеведческий музей продолжая традиции прошлых лет, параллельно вносит новшества диктуемые временем. Для развития выставочной, научно-исследовательской работы, налаживает контакты многими музеями и научно-исследовательскими учреждениями страны и зарубежья.