ศูนย์ประวัติศาสตร์พระราชวังจันทน์ ก่อตั้งขึ้นเมื่อวันที่ 17 ธันวาคม พ.ศ.2552 โดยสมเด็จพระกนิษฐาธิราชเจ้า กรมสมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี เสด็จพระราชดำเนินทรงพระสุหร่ายพระอัฏฐารสศรีสุคตทศพลญาณบพิตร(จำลอง) และทรงเปิดป้ายอาคารศูนย์ประวัติศาสตร์พระราชวังจันทน์ เมื่อวันที่ 19 ธันวาคม พ.ศ.2558

ภายในอาคารจัดแสดงเรื่องราวเกี่ยวกับเมืองพิษณุโลก พระราชวังจันทน์ และการเทิดพระเกียรติสมเด็จพระนเรศวรมหาราช แบ่งส่วนจัดแสดงเป็น

• พิษณุโลก : เมืองประวัติศาสตร์สำคัญ ที่ตั้งอยู่บนสองฝั่งแม่น้ำน่าน เป็นการแสดงภาพรวมของจังหวัดพิษณุโลก
• การแสดงลักษณะทางกายภาพ ภูมิศาสตร์และข้อมูลพื้นฐานของจังหวัดพิษณุโลก
• บันทึกประวัติศาสตร์ 9 ศตวรรษ เมืองพิษณุโลก เป็นการแสดงเรื่องราวของเมืองพิษณุโลกในระยะ 900 ปี ที่ผ่านมา ตั้งแต่กำเนิดเมืองสองแควจนถึงปัจจุบัน โดยเทียบเคียงระยะเวลากับเหตุการณ์สำคัญในประวัติศาสตร์โลก
• พระอัฏฐารสศรีสุคตทศพลญาณบพิตร (จำลอง)
• ศิลปกรรมและงานช่างหลวงพิษณุโลก แสดงเรื่องราวทางด้านศิลปกรรมชิ้นเอกของเมืองพิษณุโลก เช่น พระพุทธชินราช โบราณสถานสำคัญของเมืองพิษณุโลก เช่น วัดพระศรีรัตนมหาธาตุวรมหาวิหาร วัดจุฬามณี วัดเจดีย์ยอดทอง
• จัดแสดงแบบจำลองวัดสำคัญ 3 วัด ในเขตพระราชวังจันทน์ ได้แก่ วัดโพธิ์ทอง วัดศรีสุคต และวัดวิหารทอง
• แบบจำลองพระราชวังจันทน์ 3 สมัย และแบบจำลองวัตถุโบราณ
• สมเด็จพระนเรศวรมหาราช : จากเจ้าฟ้าพระองค์น้อยแห่งวังจันทน์ สู่พระมหาวีรบุรุษของชาติไทย แสดงเรื่องราวที่เกี่ยวข้องกับพระมหาวีรกรรมของสมเด็จพระนเรศวรมหาราช เพื่อแสดงความเป็นวีรบุรุษผู้ยิ่งใหญ่ โดยมีการจำลองพระมาลาเบี่ยง  พระแสงปืนต้นข้ามแม่น้ำสะโตง  พระแสงดาบคาบค่าย พระแสงทวน และพระแสงของ้าวแสนพลพ่าย
• ห้องนิทรรศการหมุนเวียน จัดแสดงโครงการการพัฒนาพระราชวังจันทน์ และแบบจำลองพื้นที่โบราณสถานพระราชวังจันทน์