博物馆成立于1982年12月31日。1988年6月，河源撤县建市，该馆划归源城区管辖，1993年1月由市政府接管后，改称现名。全馆占地面积1.8万平方米(含龟峰塔保护范围1.4万平方米)。新馆舍建于1986年10月，建筑面积1700平方米。现有馆藏文物706件，多为原河源县境内出土和征集的文物，以客家地区民俗特色的文物居多，类别以陶瓷、木刻、刺绣为主。馆内有广东省文物保护单位??龟峰塔（南宋）及其附属文物“金花庙”，属地方性历史博物馆。基本陈列为《河源市历史文物陈列》、《河源市恐龙化石陈列》、《河源市菊石化石陈列》、《阮啸仙烈士图片展览》。全年开放以上陈列和龟峰塔金花庙。馆内四季常绿，有“情侣树”、“百子榕”、“雕塑恐龙”等奇树异景。
特别是1996年3月以来，恐龙蛋化石、恐龙骨骼化石在市区频频出土，河源成为世界上目前出土恐龙蛋化石最多、品种最丰富，有“蛋”有“龙”，保护最好的地区之一。现已被确认为“南国恐龙之乡”。
河源市博物馆1995年被评为“广东省文化先进集体单位”，1996年确定为“河源市爱国主义教育基地”，现已成为市区文化、旅游的主要景点。
河源是世界上少数既拥有恐龙蛋化石，又拥有恐龙骨骼化石的地区之一。《河源市出土恐龙蛋化石展览》展出的化石标本经中科院古脊椎动物与古人类研究所鉴定确认：河源发现的恐龙化石是距今约7000万年前的小型肉食兽脚类恐龙骨骼化石。河源市自1996年3月发现第一颗恐龙蛋化石，现又发现恐龙骨骼化石，打破了“有蛋无龙、有龙无蛋”的常规。这不仅为晚白垩纪恐龙的分布、演化提供了重要信息，同时也为河源增添了新的旅游资源。
恐龙蛋化石
从1996年3月河源市首次发现恐龙蛋化石并颁布《关于保护恐龙蛋化石的通知》以来，河源市连小学生都知道自己脚下的土地里有“宝”。二、三年时间，河源市郊区20多平方公里的范围内，已有人找到118窝1073枚恐龙蛋化石。两年前就有专家预言，河源有可能会发现恐龙骨骼化石，河源市博物馆馆长黄东为此几年来多次做恐龙骨化石梦。1999 年7月23日中午，黄东终于梦想成真：市民林德和报告在市郊5公里远的一个黄沙村发现几块骨化石。黄东赶到现场，举手一锄就很幸运地挖出一条轰动性“新闻”。
恐龙骨骼化石
市民林德如的一个偶然发现，圆了河源人同时拥有恐龙蛋和恐龙骨骼化石的美梦。1999年7月23日中午，市民林德如在源城区东埔高塘黄沙村黄泥山中发现几块散落的骨骼化石，市博物馆工作人员接报后，迅速向市委、市政府汇报。
8月15日，化石标本经中科院古脊椎动物与古人类研究所研究员、世界著名恐龙化石研究专家董枝明先生鉴定确认：河源这次发现的恐龙化石是距今约7000万年前的小型肉食兽脚类恐龙骨骼化石。
古脊椎动物与古人类学专家董枝明说，从已出土的化石标本分析，它属于兽脚类恐龙，个体较小，大约有两三米长。这类恐龙生活在白垩纪晚期，距今大约7000万年。它用两条腿走路，食肉，身体很轻，很灵活。但现在还不能断定它是不是这类恐龙中的新种，这要到整个化石全部发掘完毕后才能确定。
龟鳖类动物化石
继恐龙骨骼化石的惊人发现之后，河源古脊椎动物再添新族。1999年9月4日，河源市发现龟鳖类动物化石。这是白垩纪晚期的龟鳖类动物化石。它可能是一只陆相龟，是与已发现的恐龙同期生活的古脊椎动物，距今约7000多万年。发现此类化石，为白垩纪晚期动物分布的研究提供了实物佐证，直接丰富了河源的旅游资源。
菊石化石群落
这个神奇的菊石化石遗址，在河源市双江增坑被发掘出来。专家称，这个菊石化石群落，个体直径一般达1-10厘米，其菊石之大，堪称我国之最。
菊石是古老海生无脊椎动物，在6500万年前与恐龙一起灭绝。河源双江增坑的菊石大约生活在距今1-85-1 -90亿年间的下侏罗纪，它有着一个美丽的外壳，游弋于岭南浅海海域，与乌贼、鹦鹉螺相似，用触手猎捕海生动物。
