Першу спробу створення музею на Буковині було зроблено 1863 року любителями старовини. Проте, відсутність фінансової підтримки й інші обставини призвели до припинення його діяльності. 1877 року колекції музею були передані Чернівецькому університету. Лише 14 травня 1893 року зусиллями видатного дослідника-краєзнавця професора К. А. Ромшторфера було урочисто відкрито Крайовий музей, який без перерви діяв до початку Першої світової війни.

Розширення торгівельних стосунків Буковини з іншими провінціями Австро-Угорщини та зарубіжними партнерами привело до створення під егідою Палати ремесел і торгівлі Музею ремесел (пізніше Промислового музею) у травні 1887 року. Цьому активно сприяли крайовий президент Ф. Ф. Фон Піно та бургомістр Чернівців А. Кохановський.

З червня 1899 року в Чернівцях діяв Музей церковного мистецтва, пізніше – музей Буковинської митрополії, створений завдяки зусиллям професора Є. Козака.

1935 року Крайовий музей (з 1930 року – Регіональний) було об’єднано з Промисловим під назвою Музей Короля Кароля II.
1940 року на базі згаданих музеїв було створено Чернівецький обласний краєзнавчий музей, який розгорнув експозицію в колишній резиденції Буковинських митрополитів. З 1956 року музей діє у приміщенні на вул. О. Кобилянської, 28.

У наш час Чернівецький краєзнавчий музей – це майже 90 тисяч музейних предметів (колекція стародруків з унікальною Острозькою біблією, друкованою І. Федоровим 1581 року; нумізматична колекція, яка налічує понад 3 тисячі монет; цікава колекція зброї; археологічна колекція нараховує понад 12 тисяч музейних предметів; й інше). Гордістю музею є колекція творів образотворчого та декоративно-прикладного мистецтва, основу якої складають ікони XVI-XVIII ст., роботи видатних буковинських митців М. Івасюка, Ю. Пігуляка, Є. Максимовича, А. Кохановської. Природнича збірка налічує майже 10 тисяч натуральних зразків (чучела, мокрі препарати, гербарій, ентомологічні колекції тощо). У ній, зокрема, представлені види, занесені до Червоної книги України, Європейського Червоного списку і Червоного списку Міжнародного Союзу охорони природи, а також ендеміки і релікти.

Музей пропонує своїм відвідувачам перегляд фрагментів новоствореної експозиції, стаціонарних виставок, екскурсійне і лекційне обслуговування, перегляд кінофільмів, а також експонує пересувні виставки в установах і організаціях, допомагає у створенні відомчих, громадських і приватних музеїв, веде дослідницьку роботу (з 2002 року відновлене видання наукового щорічника).