Завдяки старанням Товариства 16 червня 1929 року у Луцьку було відкрито регіональний Волинський музей. У відкритті музею взяв участь Президент Речі Посполитої Ігнаци Мосціцький. Преса писала з нагоди відкриття: „Волинський музей за своїм змістом є строго регіональний і має завдання не лише збирати різноманітні зразки пам’яток, але й поширювати знання про ті пам’ятки культури і мистецтва і любов до них, досліджувати терен Волині, її природу, пам’ятки історії, етнографії”. Освячений музей був 28 червня 1929 року.

Серед засновників Волинського музею відомі дослідники природи та історії волинського краю: громадський діяч, історик і педагог Якуб Гофман (1896-1964), лікар Адам Войніч (1864-1955), історик мистецтва і реставратор Збігнев Ревський (1905-1989), археолог Ян Фітцке (1909-1940), палеонтолог і педагог Казимеж Пшемиський (1882-1941), історик і бібліотекар Юліан Нєч (1908-1939), етнограф і музеолог Олександр Прусевич (1879-1944), який став першим директором новоствореного музею. У становленні і розбудові музею значну роль відіграли вчений-ботанік Стефан Мацко (1899-1967), мистецтвознавець Йозеф Дуткевич (1903-1968), історик Анатолій Дублянський (1912-1997), археолог Зигмунт Леський (1896-1965).

З 1935 року музей було передано у підпорядкування новоствореному Волинському Товариству Приятелів Наук. На той час Волинський музей займав чільне місце в системі наукових та культурно-освітніх установ Польщі. Згідно „Звіту про діяльність Волинського Товариства Приятелів Наук за 1935-1937 рр.” у музеї нараховувалось 4375 експонатів, представлених у наступних відділах: природничому (ентомологічна колекція, багатий гербарій рослинного світу Волині, геологічних мінералів); археологічному (пам’ятки від неоліту до ранньослов’янського часу); історико-мистецькому (колекція кахлів ХІV – ХІХ ст., зразки волинської порцеляни, скарби монет, твори живопису); етнографічному, який репрезентував усе розмаїття матеріальної культури волинян. У 1938 році в чотирьох відділах Волинського музею – природи, доісторичного минулого, мистецтва, етнографії нараховувалося 9 тисяч експонатів.

У роки Другої світової війни колекції музею зазнали значних втрат. В перші дні війни завдяки працівникам музею вдалося уникнути масового пограбування як експозицій так і музейного фондосховища з бібліотекою. Після часткової реорганізації 2 листопада 1941 року музей було відкрито для відвідування. Під час відступу нацистських загарбників фонди музею були пограбовані, однак, уже 17 червня 1944 року музей відновив свою роботу, як Волинський державний історико-краєзнавчий музей. У 50-х роках ХХ ст. отримав нову назву – Волинський краєзнавчий музей. У ці роки до музею прийшли працювати Тетяна Андреєва (1928-2005) та Римма Кашевська (1930-2011), які віддали музейній справі на Волині більше сорока років свого життя, розбудовуючи музей, комплектуючи фонди, створюючи нові експозиції.

За 90 років Волинський краєзнавчий музей перетворився на справжній науково-дослідницький, науково-освітній, методичний та координаційний центр музейної справи волинського краю, головний музей Волинської області з своїми відділами та філіалом. У 1949 році в с.Колодяжно Ковельського району було відбудовано зруйновану садибу родини Косачів і створено музей Лесі Українки, який з 1963 року став філіалом Волинського краєзнавчого музею. У 2004 році створено його сектор – Музей „Лісової пісні” в урочищі Нечимному. Колекція живопису та графіки з 1973 року експонується в Художньому музеї на території Луцького замку. У 1993 році відкрито експозицію Музею волинської ікони у Луцьку, у 2011 – Меморіальний музей В’ячеслава  Липинського у с.Затурці Локачинського району, а Музей історії Луцького братства у Луцьку став відділом обласного музею. Створюється Музей етнографії і народних промислів Волині у Луцьку. При музеї з 1993 року діє реставраційна майстерня.

   На сьогодні у фондах Волинського краєзнавчого музею зберігається понад 160 тисяч експонатів основного фонду, які репрезентують природу, історію, етнографію, мистецтво волинського краю. Музей має багату колекцію природничо-наукових матеріалів, колекції геологічних мінералів, рослин, тварин. Історія Волині з найдавніших часів і до сьогодні представлена унікальними пам’ятками археологічної збірки, нумізматичної колекції, етнографічними матеріалами, писемними документами, зразками сакрального мистецтва (іконопису, сніцарства, металопластики, ковальства, шитва). 
   Музей має велику збірку народно-ужиткового мистецтва: вироби ткацтва і вишивки, зразки волинського народного костюму. Останніми роками у музеї створено особові фонди видатних діячів історії та культури волинського краю, зокрема митрополитів УАПЦ Анатолія Дублянського та Полікарпа Сікорського, історика і політолога В’ячеслава Липинського, художника-вояка УПА Ніла Хасевича та інших. Комплектування фондів є основою науково-дослідницької роботи музею.
   Колекції музею представлені в експозиції, яка складається з розділів природи, давньої та новітньої історії, тематичних виставок. Експозиція музею розміщена на площі понад 2 тисяч кв.м у 23 стаціонарних та 9 виставкових залах, вона побудована за тематичним (відділ природи) і тематично-хронологічним принципами (відділ історії). 

   Матеріали відділу природи розміщені  у 8 залах, доповнені озвученими діорамами, розповідають про природу волинського краю, знайомлять з геологічною будовою, кліматом, річками й озерами, багатою флорою і фауною Волинської області. Відділ давньої історії охоплює період історії волинського краю від найдавніших часів до 1917 року. Експозиція постійнодіючої етнографічної виставки „Духовна культура Волині” представляє народноужиткове мистецтво Волині – вироби ткацтва і вишивки, зразки волинського народного костюма, плетіння з соломки, коріння та лози, різьблення по дереву, гончарні вироби, писанки, розповідає про традиції та обряди волинян, музичне мистецтво. Відділ новітньої історії представлено експозиціями „Волинь у 1939-1941 роках”, „Напад нацистської Німеччини на СРСР”, „Рух Опору на Волині (1941–1944 рр.)”, „Вигнання з Волині нацистських загарбників” і постійнодіючими виставками „Волинь: історія, політика, економіка, культура (1945-2019)”  та „Шевченківська світлиця Миколи Куделі”. 
   Щороку в музеї створюється біля семи десятків різноманітних виставок як з фондів музею, так і з інших установ. Музей відвідує понад 100 тисяч чоловік. Завдяки зусиллям науковців музею його зібрання не тільки примножуються, але й активно служать справі розвитку української культури та науки.
   Науковці Волинського краєзнавчого музею ведуть науково-дослідницьку і пошукову роботу, результатом якої є численні наукові конференції, стаціонарні та пересувні виставки,  науково-освітні заходи, наукові видання, краєзнавчі публікації в періодичній пресі та наукових збірниках. На базі музею проводяться наукові конференції з волинського іконопису, етнографічні та з історії музейництва на Волині. Музей забезпечує науково-методичне керівництво громадським та комунальним музейним будівництвом в області.
   Волинський краєзнавчий музей бере участь у міжнародних музейних проектах, співпрацює з музеями Замосця, Холма, Любліна, Варшави (Республіка Польща), Вільнюса  (Литва), Калуги, Москви (Росія), Мінська (Білорусь), з українською діаспорою в Канаді, США, Англії, Франції, Німеччині.