Здание музея было построено в 1904 году мелекесским благотворителем и меценатом Фёдором Григорьевичем Марковым для детского приюта.
В годы советской власти в нём был организован детский дом.
С 1942 по 1945 годы здание входило в систему помещений, занятых эвакогоспиталем № 1701, а после расформирования госпиталя в здании размещался стационар детской больницы.
12 марта 1964 года был открыт народный краеведческий музей города Мелекесса, который размещался в Доме Советов.
В 1974 году вынесено решение Димитровградского горисполкома о передаче здания краеведческому музею, разместившегося в нём в 1978 году.
В 1978 году музей приобрёл статус филиала Ульяновского областного краеведческого музея, а с 1996 года - муниципального учреждения культуры. Учредитель музея - Администрация города Димитровграда.
В 2024 году Димитровградский краеведческий музей, в числе трех музеев Ульяновской области, стал победителем в конкурсном отборе на получение субсидии из федерального бюджета для технического оснащения музея на общую сумму 6 980 313,00 рублей. В музее на 80% обновлено выставочное оборудование: стенды, витрины, появились интерактивные панели, закуплена техника.
На сегодняшний день Димитровградский краеведческий музей является одним из ведущих муниципальных музеев Ульяновской области, поддерживающим и развивающим партнерские отношения на межведомственном и межрегиональном уровне.
Димитровградский краеведческий музей ежегодно посещают порядка 30 тыс. димитровградцев и гостей города.
Профиль музея - историко-краеведческий.
Димитровградский краеведческий музей:
с 2012 года - коллективным членом ассоциации научно-технических музеев Российского комитета международного совета музеев;
с 2016 года - членом Межрегиональной общественной организации «Совет музеев Приволжского федерального округа»;
с 2018 года – участником Программы «Территория культуры Росатома».
Димитровградский краеведческий музей – активный участник Международной акции «Ночь музеев», «Ночь искусств», региональной акции «Историческая ночь в музее» и пр.
Брендовые события музея:
ежегодный Зональный музейный фестиваль «Три сосны» - культурное событие в жизни города, Мелекесского и других районах Ульяновской области. Фестиваль собирает людей, понимающих значение краеведения и открывающих неизведанные страницы истории малой Родины, запечатлённой в архитектуре, искусстве, фольклоре, семейных и городских архивах, устных и письменных свидетельствах наших соотечественников, их родных и близких.
фестиваль занимательной науки «Наука и фокусы». Это совместный проект музея и инициативной группой молодых ученых при поддержке центра развития ядерно–инновационного кластера.
Ежегодно музей принимает участие в Международном фестивале «Фрегат «Паллада».
Научно-исследовательская деятельность:
«Александр Григорьевич Марков»;
«В.Визингер – участник советского атомного проекта»;
«Волжская Булгария и наш край»;
«1100-летие принятия ислама в Волжской Булгарии и 125-летие мечети Димитровграда»;
«Заселение территории Среднего Поволжья добулгарского периода»;
«Гражданская война в Мелекессе и его окрестностях».
Разработка и внедрение новых форм просветительской работы:
Интерактивная программа Удивительный мир «МИКРОС», посвящённая изучению микромира, о вредных и полезных бактериях;
«Военные медики – профессия или судьба?». Лекция-беседа о врачах в погонах, разработанная для медицинских колледжей и учеников старших классов общеобразовательных школ.
Исторический квиз «Мелекесс-Димитровград. Время и люди». Квиз состоит из разминки, четырёх раундов и конкурса капитанов. Варианты ответов на вопросы по истории Мелекесса – Димитровграда даются в форме тестов.
Мастер-класс «Драконоведение». Роспись 3D фигурки дракончика к Новому году.
Постоянные экспозиции: «Природа родного края», «Крестьянский быт», «Мелекесское купечество», «Мелекессцы в боях за Родину».
Выставки: «Древности земли Мелекесской», «Земля живая», «Тыловой Мелекесс», «Народы Поволжья едины», «Небесный покровитель Димитровграда», «Мелекесс-Димитровград».