Muzej u Zaječaru osnovan je na inicijativu Saveta za prosvetu i kulturu Gradskog narodnog odbora, januara 1951. godine i svečano je otvoren 27. marta iste godine. Prvobitno je bio smešten u Dositejevoj 1, dok je u drugoj polovini 1951. godine preseljen na prvi sprat zgrade u kojoj se i danas nalazi.
Zgrada današnjeg Narodnog muzeja podignuta je 1927. godine za potrebe vojne ustanove za projektovanje puteva. Istorijski arhiv je useljen u prizemlje zgrade 1950. godine, dok su se za potrebe smeštaja arhivske građe koristile prostorije bivše pešadijske kasarne. Prostorije ove zgrade u jednom periodu koristio je i Crveni krst u Zaječaru.
U početku se kolekcija muzeja sastojala iz manjeg broja fotografija, nešto pisane građe iz NOB-a i desetak arheoloških predmeta. Postepeno je zbirka prerasla u muzej kompleksnog tipa i osnovana su posebna odeljenja: istorijsko (1951), etnološko (1952), arheološko (1955), galerija slika (1955), dokumentacije (1996) i nematerijalne kulturne baštine (2014).
U svojoj kolekciji muzej danas ima oko 15000 predmeta, dok neki eksponati imaju istaknuto mesto u svetskom kulturnom nasleđu, među kojima su mozaici, skulpture, arhitektonski ukrasi carske palate Feliks Romulijana. U sklopu muzeja nalaze se i arheološko nalazište Feliks Romulijana, Radul-begov konak i Turska vodenica.
Kada je muzej osnovan, posedovao je desetak arheoloških predmeta nađenih slučajno prilikom zemljanih radova. Prva zvanična i detaljna arheološka istraživanja kasnoantičkog lokaliteta Feliks Romulijana počela su 15. maja pod rukovodstvom Đorđa Mano-Zisija, kustosa Centralnog narodnog muzeja u Beogradu, i upornošću tadašnjeg direktora muzeja u Zaječaru Vekoslava Popovića.

Umnožavanjem predmeta u kolekciji i otvaranjem novih, zasebnih odeljenja, 1961. godine „Gradski muzej“ prerasta u muzej kompleksnog tipa i postaje „Narodni muzej“.
Krajem 1967. godine, sa donjeg sprata iseljeni su Istorijski arhiv i Crveni krst, te je muzej dobio dodatne prostorije u prizemlju.
Danas arheološko odeljenje poseduje: praistorijsku zbirku (od 3000 g.p.n.e. do početka I veka n.e.), antičku zbirku (od kraja II do kraja IV veka n.e.), zbirku Feliks Romulijane sa oko 3000 predmeta (većina nalaza je iz perioda IV – VI veka n.e.), srednjovekovnu zbirku (od kraja X do kraja XVI veka) i numizmatičku zbirku koja obuhvata novac grčkih kolonija, rimski republikanski novac, rimski novac iz perioda ranog i poznog carstva, i vizantijski novac.
Etnološko odeljenje je osnovano 1952. godine i danas poseduje oko 5000 predmeta iz perioda sa kraja XVIII veka do danas, kako sa teritorije Zaječara, tako i iz drugih delova istočne Srbije. Predmeti su svrstani u zbirke u okviru grupe ethologija grada i etnologije sela. Zbirka je izuzetno raznovrsna usled činjenice da je okolina Zaječara čvorište desetak različitih etničkih struja. Po lepoti i broju predmeta posebno se ističu kolekcije nakita, preslica, pojaseva, čarapa i rukavica.
Istorijsko odeljenje počelo je sa radom od samog osnivanja muzeja i nekada mu je cilj bio negovanje oslobodilačke i revolucionarne tradicije Narodno-oslobodilačke borbe. Tokom prve decenije, formirana je stalna postavka sa dva istorijska segmenta – Narodnooslobodilačka borba u Timočkoj krajini i Timočka buna iz 1883. godine. Krajem XX veka nastale su značajne društvene promene te je i ova postavka rasformirana. Nakon rekonstrukcije izložbenog prostora 2010. godine odeljenje istorije je ponovo zastupljeno, ovog puta sa naglaskom na lokalne ličnosti koje su svojim radom uticale na život u čitavoj državi (Adam Bogosavljević, Nikola Pašić, Đorđe Genčić, itd.)
Istorijska zbirka danas sadrži preko 2500 predmeta, pripada XIX i XX veku i razvrstana je po periodima – do 1918. godine, od 1918 – 1941. godine, Narodno oslobodilački rat (NOR) i posleratni razvoj.
Odeljenje istorije umetnosti na samom početku imalo je skroman fond sa dvadesetak slika i nekoliko kopija fresaka. Tokom 1970-ih počinje intenzivno prikupljanje kako jugoslovenskih i srpskih stvaralaca, tako i dela zavičajnih umetnika. Fond se uvećavao i otkupom i brojnim poklonima, tako da je muzej zbirku obogatio delima likovnih stvaralaca druge polovine XX veka: Vere Božičković Popović, Olje Ivanjicki, Leonida Šejke, Velizara Krstića, Aleksandra Lukovića Lukijana, Dragana Mojovića, Živojina Turinskog, Ljubice Cuce Sokić, Frana Mengela Dinčića, Mire i Save Sandić, itd. Svojim bogatstvom posebno se izdvaja opus slikara Dušana Adamovića, profesora crtanja u zaječarskoj Gimnaziji, i Anatolija Bajeva, ruskog emigranta koji je tokom 1930-ih godine živeo u Zaječaru.
Likovna zbirka danas broji više od 1000 umetničkih dela svrstanih u zbirke slika, skulptura, crteža, grafika i ikona. Zbirku primenjene umetnosti čine radovi iz oblasti grafičkog dizajna i odnose se na izradu plakata, idejna rešenja za pozorišni i modni kostim, fotografije, kao i znatan broj predmeta od keramike i stakla.
Posebno mesto u zbirci primenjene umetnosti zauzima kolekcija grnčara Velimira Đorđevića.
Trenutna stalna postavka muzeja nalazi se u izložbenom prostoru koji je rekonstruisan 2010. godine.

Jedno od najznačajnijih arheoloških nalazišta na Balkanu – Feliks Romulijana nalazi se na samo 11 kilometara od centra Zaječara. Ovaj impresivni kompleks kasnoantičkih palata i hramova podigao je rimski car Galerije krajem trećeg i početkom četvrtog veka, a 2007. godine UNESCO ga je upisao na listu svetske kulturne baštine pod nazivom „Gamzigrad-Romuliana, Palace of Galerius“.
Najbolje očuvani delovi kompleksa omogućavaju posetiocima da zaista osete monumentalnost i moć rimskog carstva.
Radno vreme lokaliteta prilagođeno je sezonama. Tokom letnje sezone, od 1. aprila do 1. novembra, kompleks je otvoren svakog dana od 08:00 do 20:00 časova. U zimskoj sezoni, od 1. novembra do 1. aprila, radno vreme je skraćeno na period od 08:00 do 16:00 časova. Važno je napomenuti da je poslednji ulaz moguć sat vremena pre zatvaranja.
Cene ulaznica su pristupačne i nude različite opcije:
–Individualna karta: 500 RSD (uključuje uvodnu priču vodiča u info-centru sa turama organizovanim na svakih 45 minuta)
–Kombinovana karta (Narodni muzej Zaječar + Radul-begov konak + Felix Romuliana): 600 RSD
–Grupna karta (za grupe veće od 15 osoba za penzionere, učenike i studente): 300 RSD
–Studenti sa važećim indeksom: 300 RSD
–Godišnja karta: 1200 RSD
Važno je znati da se najznačajniji originalni mozaici – uključujući čuveni mozaik boga Dionisa, scene lovaca (venatori), lavirint, kao i glava cara Galerija – ne nalaze na samom lokalitetu već u Narodnom muzeju Zaječar.
Za svoj rad muzej je dobio brojne nagrade, a 2012. godine proglašen je najboljim muzejem u Srbiji po mišljenju nacionalnog komiteta „ICOM“.
Povodom velikog i važnog jubileja, prеdsеdnik Privrеmеnog organa grada Zajеčara Vladimir Vidеnović uputio jе iskrеnе čеstitkе kolеktivu – zaposlеnima i svim saradnicima.