Новоузенский краеведческий музей был основан в 1967 году благодаря усилиям известного местного краеведа В. Е. Свистунова на общественных началах. В 1978 году он получил статус государственного учреждения и стал филиалом Саратовского областного музея краеведения. Музей расположен в двухэтажном деревянном здании 1902 года постройки, площадью 260 квадратных метров. Здание находится в парковой зоне и отличается интересной архитектурой с двумя куполами на крыше. По воспоминаниям старожилов, до 1910 года здесь находилась татарская школа, затем приёмный покой земской больницы. В 1940-е годы здесь размещались районный комитет ВЛКСМ и районный Дом пионеров. Во время Великой Отечественной войны здесь работал учебный пункт по подготовке медицинских сестёр. В 1967 году музею был передан нижний этаж здания, а в 1974 году, всё здание. Ранее ко входу вело деревянное крыльцо, заменённое на кирпичное.

За годы работы музей собрал богатые коллекции, включая уникальные экспонаты. Среди них, "Отчеты Земской Управы" с 1865 по 1912 годы, "Вестник Новоузенского Земства" с 1912 по 1916 годы, личные вещи музыканта П.Е. Чурикова и фотодокументы актера Н.К. Свободина Печкина, карта Новоузенска 1865 года, записи историка Ф.Ф. Бай-Балаева, предметы быта XIX и XX веков, оружие периода Гражданской и Великой Отечественной войн и многое другое. О целинных и залежных землях в послевоенные годы рассказывает коллекция совхоза им. Радищева, первого целинного совхоза района и одного из первых в Саратовской области.

Изначально музей занимал только нижний этаж здания, но в 1980 году, став филиалом Саратовского областного музея краеведения, получил всё здание. Фонды музея, насчитывающие около 8 тысяч единиц хранения, постоянно пополняются новыми экспонатами, документами, предметами быта и картинами местных художников, подаренными жителями города и района.

Сегодня в музее собрана богатая коллекция предметов старины и исторических документов. Для посетителей открыты экспозиции, посвящённые древней истории края, археологическим раскопкам, дореволюционному Новоузенску, гражданской войне, коллективизации и Великой Отечественной войне. Основной фонд музея включает в себя предметы нумизматики, такие как ордена и медали времен Великой Отечественной войны, юбилейные медали и монеты русской монетной системы. Также в фонде представлены документы, удостоверения, почетные грамоты и фотодокументы, а значительную часть составляют предметы этнографии.

Музейная экспозиция состоит из 8 тематических залов, включая отделы археологии и природы, где выставлены предметы из Саратовского областного музея краеведения. Естественнонаучная коллекция знакомит с природными особенностями и животным миром степного заволжского района. Историческая часть экспозиции рассказывает о древней истории края, средневековых кочевниках, хозяйстве и быте крестьян XIX и начала XX веков, революционном прошлом Новоузенска, гражданской войне, земляках-героях, участниках Великой Отечественной войны, тружениках тыла и участниках современных локальных конфликтов.

В музее действует выставочный зал с регулярно обновляющимися экспозициями. Одна из последних выставок, «Христианство сквозь столетия». Для старшеклассников проводятся краеведческие викторины и районные конференции. Сотрудники музея активно участвуют в городских мероприятиях и районных фольклорных праздниках. Музей пользуется популярностью среди жителей и вызывает интерес у гостей города.