Волжский историко-краеведческий музей открыл свои двери 4 апреля 1970 года как филиал Волгоградского областного краеведческого музея. Первой заведующей стала К. В. Митерева. На момент открытия музей уже обладал значительной коллекцией, насчитывающей более 4000 экспонатов. В основном это были документы и предметы, связанные с историей строительства Волжской ГЭС, а также с промышленной, культурной и социальной жизнью города. Сотрудники музея активно изучают историю Заволжья.

С августа 1994 года музей начал свою самостоятельную деятельность, превратившись из филиала в полноценный историко-краеведческий музей. Более 20 лет его возглавляла А. И. Хорышева, при которой были собраны уникальные коллекции народных костюмов, самоваров и посуды.

С 2012 года Волжский музейно-выставочный комплекс, частью которого стал и историко-краеведческий музей, возглавляет С. А. Анисин.

С января 2017 по апрель 2020 года директором комплекса был член Союза дизайнеров России Михаил Адельевич Сайфутдинов.

С ноября 2020 года руководство музейным комплексом принял бывший участник КВН Юрий Рыжов.

В музее хранится около 70 000 экспонатов. Основную часть составляют тематические коллекции, но также представлены и типологические: живопись, графика, нумизматика, фалеристика, а также коллекции часов, костюмов, мебели и посуды.

На данный момент в музее действуют постоянные экспозиции: «История строительства Волжской ГЭС», «Мир кочевников», «История села Верхняя Ахтуба», «Комната казачьего быта», а также выставляются картины волжских художников.

Историко-краеведческий музей является одним из крупных культурных центров города. Здесь проводятся творческие вечера и встречи, посвященные значимым всероссийским и местным датам, лекции и мастер-классы художников, а также круглые столы и семинары.