1958年，天水地区博物馆成立。

1962年，天水地区博物馆撤销。

1979年11月，天水地区博物馆复建。

1985年9月，天水地区博物馆改名天水市博物馆。

1986年，天水市博物馆由天水城隍庙搬迁至天水伏羲庙并正式对外开放。

2003年8月，天水市博物馆网站（原名伏羲庙官方文化网）开通。

2008年，天水市博物馆修建了历史文物陈列馆。

2016年，天水市博物馆成为国家一级博物馆。

2021年1月5日，天水市博物馆新馆项目开工。