Музей занимает отдельное одноэтажное кирпичное здание конца ХIХ – начала ХХ вв., находящееся в центре города на территории Городского парка. Он был торжественно открыт 20 декабря 1980 года, в год 200-летия Аткарска, как музей на общественных началах. Даром городу и музею стала первая в области «Археологическая карта Аткарского района», составленная археологами Саратовского государственного университета Е.К. Максимовым, Н.М. Маловым, С.Ю. Монаховым и В.А. Лопатиным, а также коллекция материалов раскопок от эпохи неолита до позднего средневековья.