Городской музей был открыт на общественных началах в марте 1968 года как «Музей трудовой славы». Предложение о его создании выдвинул первый секретарь горкома партии А.И. Безлюдов. В октябре 1973 года к празднованию 15-летия был подписан указ о преобразовании учреждения в государственный краеведческий музей. В начале 1984 года был открыт выставочный зал, где до сих пор проводятся выставки графики, живописи и ДПИ. В июне 1998 года утвердили новое название учреждения «Музей истории и культуры города Новополоцк».
В июле 2008 года к 50-летнему юбилею города здесь была создана экспозиция, повествующая об истории современного Новополоцка. Она включает 4 тематических зала, экспонаты которых рассказывают о зарождении и становлении поселения со дня его возникновения до преобразования в современный развитый экономический центр. Общая площадь выставки составляет 645 м2.
Экспозиции музея также отображают историю градообразующих промышленных предприятий, общественных и социально-культурных организаций, здесь собраны все спортивные достижения местных команд и спортсменов. Музейные коллекции ярко описывают зарождение и дальнейшее развитие нефтехимической промышленности в Беларуси. Постоянная экспозиция по истории города работает с 5 сентября 2008 года.
Коллекции размещены в одном здании демонстративной площадью выставочного зала 192,5 м2 и экспозиции 569,8 м2. В 2003 году в областном конкурсе-смотре профессионального мастерства музей был награжден Дипломом и получил в номинации «Лучший областной музей» Вторую премию. В 2008 году он был удостоен Премии «За высокие творческие достижения в области искусства и культуры».
