黑龙江省博物馆是中国博物馆发展史上的先驱者，也是中国文物事业发展史上的开拓者。

早在20世纪初，随着中东铁路开通,一批俄罗斯学者来到哈尔滨，并倡议建立博物馆。经过中国地方当局批准，首先成立了以中国地方官员为主的东省文物研究会，由东省铁路督办、博士王景春担任会长，将原莫斯科商场（现省博物馆主楼）改作研究会的陈列所，1923年6月12日，东省文物研究会陈列所在此成立并对外开放。此后黑龙江省博物馆几经更名：1929年改称东省特别区研究会（陈列所）；1931年改称东省特别区文物研究所；1932年改称伪北满特别区文物研究所；1936年改称伪滨江省立文物研究所；1937年改称大陆科学院哈尔滨分院（博物馆）;1945年改称哈尔滨地志博物馆；1946年日本投降，俄国人接管，改称哈尔滨工业大学常设运输经济陈列馆；1950年改称哈尔滨工业大学科学研究所；1951年我国开始接管，改称松江省科学博物馆；1953年改称松江省博物馆；1954年随着松江省并入黑龙江省，松江省博物馆与黑龙江省博物馆筹备处合并，始称黑龙江省博物馆。1962年中国科学院院长郭沫若为本馆书写馆名。

新中国成立后，本馆成为全国首批集历史文物、自然标本、艺术品为一体的省级综合类公益性博物馆，承担着黑龙江省历史文物、革命文物、民族文物和自然标本的保护、发掘、征集、采集以及研究、陈列等工作。2015年下半年，成立了黑龙江省博物馆教育研究中心、黑龙江省可移动文物保护中心。随着黑龙江省文博事业的蓬勃发展，本馆职工队伍建设也逐渐发展壮大起来，内设机构发生了多次变化，至2022年7月,现有职工107人，高级技术人才42人；设有综合办公室、人事财务部、历史研究部、自然研究部、艺术陈列部、典藏与技术信息一部、典藏与技术信息二部、公共服务部、宣教部、民族与传统文化研究部、安全保卫部，11个部门。

黑龙江省博物馆现为国家一级博物馆，隶属于黑龙江省文化和旅游厅。