Bảo tàng Quảng Ninh được thành lập năm 1960. Tên gọi khi thành lập là Bảo tàng lịch sử và cách mạng khu Hồng Quảng, đặt tại số nhà 5B Cầu Cao, thị xã Hòn Gai, khu Hồng Quảng.[8] Năm 1963, khu Hồng Quảng hợp nhất với tỉnh Hải Ninh thành tỉnh Quảng Ninh theo Nghị quyết của Quốc hội khóa II.[9] Năm 1964, Bảo tàng tỉnh đổi tên thành Bảo tàng Quảng Ninh.[8]

Trong hai cuộc Chiến tranh phá hoại miền Bắc của không quân Hoa Kỳ, toàn bộ hiện vật và tư liệu của bảo tàng được đưa đi sơ tán và bảo vệ an toàn. Tuy nhiên tòa nhà số 5B Cầu Cao đã bị bom phá hủy hoàn toàn.[10] Năm 1990, UBND tỉnh Quảng Ninh quyết định lấy trụ sở Công ty Xuất nhập khẩu Quảng Ninh để làm Bảo tàng Quảng Ninh, tại số 165, đường Nguyễn Văn Cừ (quốc lộ 18A), thị xã Hồng Gai nay là thành phố Hạ Long.[8]

Ngày 9 tháng 7 năm 2010, Ủy ban nhân dân tỉnh Quảng Ninh phê duyệt Quyết định số 2081/QĐ-UBND Quy hoạch chi tiết xây dựng tỷ lệ 1/500 Khu văn hóa, thể thao và khu đô thị mới tại phường Hồng Hải, thành phố Hạ Long.[11] Khu văn hóa thể thao Cột 3 bao gồm ba công trình chính được xây mới là Thư viện tỉnh, Bảo tàng tỉnh, Trung tâm tổ chức hội chợ và triển lãm tỉnh Quảng Ninh.[12]

Tháng 5 năm 2012, Dự án đầu tư xây dựng công trình Bảo tàng - Thư viện tỉnh được UBND tỉnh phê duyệt.[13] Công trình được khởi công vào tháng 8 năm 2012.[14] Bảo tàng Quảng Ninh được thành lập lại theo Quyết định số 838/QĐ-SVHTTDL, ngày 26 tháng 6 năm 2013 của Sở Văn hóa, thể thao và du lịch tỉnh Quảng Ninh.[15]

Ngày 13 tháng 10 năm 2013, cụm công trình Bảo tàng - Thư viện Tỉnh Quảng Ninh gồm 3 khối nhà Bảo tàng - Thư viện - Hội thảo được khánh thành nhân dịp kỉ niệm 50 năm thành lập tỉnh Quảng Ninh.[16]

Ngày 7 tháng 12 năm 2021, Bảo tàng Quảng Ninh được thăng từ hạng II lên hạng I trong hệ thống Bảo tàng Việt Nam.[17]