Основание Сургутского краеведческого музея связано с именем Флегонта Яковлевича Показаньева, ветерана Великой Отечественной войны, заслуженного работника культуры России и почетного гражданина Сургута. Он собрал сотни экспонатов по истории города и края, которые стали основой первой экспозиции музея, открывшейся 30 ноября 1963 года в деревянном доме конца XIX века, принадлежавшем сургутскому торговцу Галактиону Степановичу Клепикову.

Флегонт Яковлевич долгое время совмещал обязанности заведующего, хранителя фондов и экскурсовода. 3 января 1985 года музей стал филиалом областного краеведческого музея, что позволило расширить штат и пополнить фонды. В начале 1990-х годов музей организовал первую этнографическую экспедицию на стойбища ханты, что дало начало изучению археолого-этнографических территорий Сургутского района и увеличению коллекций. Также началось формирование коллекций старопечатных книг, икон и резной кости.

В 1999 году музей переехал в новое здание на улице 30 лет Победы, где занимает первые два этажа. В 2002 году он одним из первых в регионе начал оснащать хранилища специализированным оборудованием для хранения различных предметов. В 2005 году на первом этаже открылся Культурно-коммуникационный центр в стиле hi-tech, а второй этаж предназначен для сменных выставок.

11 июня 2005 года открылось первое структурное подразделение музея, «Купеческая усадьба» «Дом купца Г.С. Клепикова», единственный в Сургуте памятник истории и культуры конца XIX века. Здесь реализуются различные проекты и культурные мероприятия. 22 июня 2007 года в структуру музея вошел Центр патриотического наследия, где проводятся мероприятия по патриотическому воспитанию молодёжи, включая проект «Солдат Отечества».

13 сентября 2007 года музей открыл мемориальный комплекс «Дом Ф.К. Салманова», посвященный первооткрывателю Сибирской нефти. Здесь воссоздана атмосфера 60-х годов, и 11 июня 2009 года был открыт бюст Ф. Салманова. Музей продолжает расти и развиваться вместе с городом, оставаясь его визитной карточкой.