大庆博物馆新馆前身为大庆展览馆，于1964年组建，曾经在油田开发建设的各个历史阶段为宣传大庆精神和铁人精神发挥了重要作用。大庆博物馆新馆位于大庆市开发区火炬新街教育文化中心，建筑面积18700平方米，与大庆歌剧院、大庆书苑比肩相接，成为大庆五湖新区较具现代风格和特色的组团建筑，洋溢着文化气息，成为开放的大庆对外展示的重要窗口。
大庆博物馆新馆前身为大庆展览馆，于1964年组建，曾经在油田开发建设的各个历史阶段为宣传大庆精神和铁人精神发挥了重要作用。大庆博物馆新馆位于大庆市开发区火炬新街教育文化中心，建筑面积18700平方米，与大庆歌剧院、大庆书苑比肩相接，成为大庆五湖新区较具现代风格和特色的组团建筑，洋溢着文化气息，成为开放的大庆对外展示的重要窗口。
大庆博物馆为国家一级博物馆、全国科普教育基地。大庆博物馆基本陈列主要有《东北第四纪自然环境》、《东北第四纪哺乳动物》和《大庆地区古代人类文明》。在这里可以看到动物化石的分类记述和化石集中展示，通过化石发掘、对比，化石的分类、演化与个体变异的探究，揭示了动物群繁衍生息的历程。 大庆博物馆基本陈列主要有《东北第四纪哺乳动物》、《大庆古代历史》和《东北第四纪自然环境》。
该馆全方位展示大庆古代、近代历史，油田开发建设史、现代化城市建设史，和具有地域特色的草原、湿地景观及特有的珍稀兽类、禽类、昆虫等标本，展示远古时代的恐龙、东北地区特有的猛犸象、披毛犀等古生物化石，展示海底世界和珍稀的海洋动物。成为教育的基地、知识殿堂、休闲、娱乐、旅游观光的场所。
2003年5月18日，大庆市博物馆成功举办了全国首届东北第四纪哺乳动物化石展。展览持续了两个月，吸引了省内外几万名观众前来参观，开创了国内同类展览的先河。
国际专家研究发现的该时期45种动物，大庆博物馆已收藏到42种。博物馆已发现、征集、修复、制作东北第四纪哺乳动物化石完整骨架22具。大庆博物馆内的东北第四纪哺乳动物展示，被国内专家李玉清称为"目前国内最系统、最完整的陈列"，填补国内该项目系统陈列的空白。
大庆市博物馆(大庆市文物管理站)隶属于大庆市文化广电新闻出版局，属财政全额拨款公益事业性单位。1964年，组建。(其前身为大庆展览馆，办公地点几经变迁。)1975年，位于市儿童公园北侧的大庆展览馆正式落成，曾经在七八十年代的油田开发建设时期，为宣传大庆精神、铁人精神发挥了重要作用。1991年，馆内陈列的铁人王进喜事迹展览整体迁入原铁人纪念馆。1998年，事业单位机构改革时，更名为大庆博物馆。2001年，大庆市文物管理站与大庆市博物馆合署办公。大庆博物馆2005年7月，大庆博物馆新馆破土动工。2008年6月18日，新馆自然部分陈列面向社会免费开放。2009年7月，被国家文物局公布为国家二级博物馆。2009年12月，被评为全国科普教育基地。2011年11月22日，大庆市博物馆二期布展工程结束，面向社会全面开放。2017年5月18日，晋级第三批国家一级博物馆。
大庆博物馆设《东北第四纪自然环境》、《东北第四纪哺乳动物》和《大庆地区古代人类文明》三个陈列。以数百万年的演化历史及化石文物陈列，使人们认识大庆地区自然与人文历史的沧桑变迁。大庆博物馆序厅，坐落了当前中国最大的一对铜质铸鼎，该鼎依据西周大克鼎造型设计，鼎身铸有《大庆赋》和《铁人铭》，是大庆精神、铁人精神的文化集粹。
人文历史部分分别展示从大庆地域有人类活动到现代化城市的历程。展示大庆新石器时期、青铜时期、辽金时期先民所创造的文化;展示从抗俄民族英雄寿山将军到抗战时期烈士;展示了从荒原一片的艰苦石油大会战到大庆政治稳定、经济腾飞的城市发展。
大庆博物馆大厅是全馆陈列主题和特色的综合体现。大厅展示由花岗岩浮雕、铸铜雕塑和地下化石埋藏三部分构成。巨大的环形花岗岩浮雕展现了东北第四纪古自然环境、古代人类、古动物共存的画面。猛犸象、披毛犀、东北野牛是东北第四纪哺乳动物群的典型代表，三组形态各异的铸铜雕塑彰显了动物群的气势和共融关系。环形的化石复原埋藏现场再现了第四纪地层中动物化石埋藏的原貌。大厅力求整体空间风格协调统一，主题突出，更好地体现博物馆的文化内涵。
《大庆地区远古人类文明》陈列突出大庆地域古代历史进程中的亮点和特色，通过大庆远古人类、灿烂的青铜文化、辽金元时期民族融合、驿站文化四个专题，集中表现古代先民文化的多元性、独特性和重要性。
《东北第四纪自然环境》陈列主要展示大庆自然生态的演变过程和资源的丰富性。采用湖泊湿地水下剖面、湖底隧道景观展示、地层岩芯标本陈列及多媒体沙盘模型演示等展示手法，将大庆湖泊湿地的成因和状况与第四纪地质地貌有机结合，直观、科学地讲述水下生态，远古时期的地质地貌的形成及演变过程。
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