Старооскольский краеведческий музей является одним из самых старых культурных учреждений Белгородской области и тесно связан с историей города. В конце февраля 1923 года в Старом Осколе открылся Пролетарский клуб, где работали различные кружки, включая краеведческий. При клубе было создано старооскольское отделение губернского общества краеведения, а 11 апреля было принято решение об открытии музея краеведения в Старом Осколе.

Первым директором музея стал Николай Михайлович Рождественский, известный педагог и краевед. Жители города активно поддержали создание музея, и в его фонды начали поступать экспонаты на безвозмездной основе. Приносили изделия традиционных ремесел, старинные книги, предметы быта и находки из разных исторических эпох.

Самым трудным периодом для музея стала Великая Отечественная война. В годы оккупации город понес значительный ущерб, и музей утратил почти все свои коллекции. Однако после освобождения города было решено возродить музей. 1 мая 1943 года директором был назначен Ефанов Александр Иванович, а 16 мая старшим научным сотрудником стал Николай Михайлович Рождественский. К 20 апреля 1945 года было собрано 2400 экспонатов, и около 10 тысяч человек посетили вновь открытые экспозиции.

В послевоенные десятилетия музей значительно расширил свои коллекции и штат научных сотрудников. С 1966 по 1995 годы он располагался на первом этаже жилого дома на улице Ленина. В 1995 году, по постановлению главы местного самоуправления И. А. Гусарова, музей переехал в здание, являющееся памятником истории и архитектуры, дом купца Лихушина.

Музей занимается сохранением, изучением и популяризацией памятников истории, культуры и среды обитания человека. Его основная задача, выявление и комплектование коллекций, их хранение, изучение и публикация, а также просветительская и образовательная деятельность. Музей активно участвует в общественно-политической и социальной жизни города. В его фондах насчитывается более 40 тысяч экспонатов, что позволяет полно отразить историю и культуру края с древнейших времен до наших дней.

Коллекции размещены в семи постоянно действующих экспозиционных залах, и активно ведется выставочная деятельность. Музей имеет два структурных подразделения: Дом-музей В. Я. Ерошенко в селе Обуховка и музей села Знаменка.