کاوش‌های گوناگون در تپه‌های باستانی باعث شد تا موزه گرگان اولین بار در سال 1343 در کاخ خانواده پهلوی در پارک شهر گرگان با 152 قطعه از آثار مختلف شروع به فعالیت نماید که تا سال 1361 خورشیدی دایر بوده است. کاخ شهر گرگان یکی از 12 کاخ پهلوی در کشور و محل اقامت ایشان در منطقه بوده است که پس از مرمت به موزه گرگان تبدیل شد. این بنا در دو طبقه به سبک اروپایی و به دستور رضاخان در سال 1317 در کنار مجموعه‌ای از ساختمان‌های اداری ساخته شد. این کاخ موزه با پیشینه 70 ساله، به عنوان بیست و چهارمین موزه کشور و نخستین موزه شمال کشور مطرح می‌باشد که به ثبت ملی رسیده و با مرمت و بازسازی در اردیبهشت سال 88، مجدداً افتتاح شد. در طبقه همکف 30 تن از مشاهیر استان گلستان از قرن سوم تا دوره پهلوی معرفی شده‌اند و در طبقه بالا 100 قلم از لوازم و اشیای دوره پهلوی، استراحتگاه خانواده پهلوی به نمایش گذاشته شده‌اند. در حیاط موزه سنگ قبرهایی از قرن 8 تا 14 قمری به تماشا گذاشته شده است. در سالن باستان‌شناسی آن نیز زوایایی از تاریخ سرزمین باستانی گرگان از 5000 سال پیش تا اواخر دوره قاجاریه به نمایش درآمده است.
ساختمان فعلی موزه گرگان در شمال شهر گرگان در خیابان شهدا جنب امامزاده عبدالله شهر گرگان قرار دارد.
