Первым директором музея стал краевед и архивист Сергей Деев. Первые фонды формировались из археологических и этнографических находок, предметов, поступивших из усадеб и монастырей, редких книг и произведений искусства. Изначально экспозиция размещалась в помещении бывшей церкви при Высшем техническом училище. Сейчас на этом месте находится гостиница «Десна».

Тяжёлым периодом в истории учреждения стала Великая Отечественная война. Собранная к тому времени коллекция была утрачена. После освобождения Брянщины фонды пришлось создавать практически заново. В 1947 году музей получил статус областного, а спустя несколько десятилетий переехал в новое здание.

Современное здание краеведческого музея на площади Партизан открылось в 1982 году. Сегодня его собрание охватывает историю, культуру и природу Брянского края. В фондах и экспозициях представлено почти 300 тысяч предметов.

Особое место занимают археологические коллекции. Посетители могут увидеть клады арабских и древнерусских монет, старопечатные книги, образцы мальцовского стекла и предметы крестьянского быта. Отдельные экспозиции рассказывают о партизанском движении и известных жителях Брянской области.

Собственная коллекция есть и у отдела природы. Здесь представлены окаменевшие растения и скелеты животных, обитавших на территории современного региона миллионы лет назад. Ещё одной частью музея является планетарий с цифровыми программами, прибором «Малый Цейсс» и маятником Фуко.

За 105 лет краеведческий музей прошёл путь от небольшой коллекции до крупного собрания исторических и природных реликвий. Сейчас здесь не только работают постоянные экспозиции, но и проходят научные встречи, конференции и культурные мероприятия, посвящённые истории и наследию Брянского края.