Музей организован в 1905 году на базе коллекций Кавказского Горного общества.

С тех пор он очень изменился, расширился. В отделе природы экспозиция посвящена географическому положению Пятигорска, его климату, водным, гидрогеологическим особенностям района. В разделе палеонтологии есть интересный экспонат: череп южного слона, жившего в этих местах около миллиона лет назад. В отделе представлены растительный и животный мир Предкавказья.

В отделе дореволюционного прошлого можно увидеть ценные археологические находки, различные памятники материальной культуры, которые свидетельствуют о том, что на Пятигорье были древнейшие поселения человека. Выставлены многочисленные образцы старинного холодного и огнестрельного оружия, предметы одежды, бытовой утвари населения Пятигорья. Экспонаты рассказывают также о событиях 1905-1907 годов на Кавминводах.

Отдел истории советского общества располагает многочисленными экспонатами, подлинными документами и редкими фотоснимками.

В картинной галерее представлены полотна русских художников И.И. Шишкина, Н.В. Неврева, А.П. Боголюбова и др.

Богата коллекция подарков краеведческому музею от зарубежных гостей и от пятигорчан, побывавших за рубежом.

В музее устраиваются выставки.