Музей размещен в двухэтажном деревянном здании 1902 г. постройки. В разное время здание занимали школа, приемный покой земской больницы, райком ВЛКСМ и Дом пионеров. Первоначально Новоузенский краеведческий музей был организован как общественный. В 1980 г. он стал филиалом Саратовского областного музея краеведения. С этого времени здание было полностью передано музею.