พิพิธภัณฑสถานแห่งชาติราชบุรี จัดตั้งเมื่อวันที่ 20 พฤศจิกายน 2529 โดยกรมศิลปากรได้ขออนุมัติใช้อาคารศาลากลางจังหวัดราชบุรีหลังเดิม ซึ่งสร้างขึ้นเมื่อ พ.ศ. 2465 ในรัชสมัยพระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัว รัชกาลที่ 6 ใช้เป็นสถานที่จัดตั้งพิพิธภัณฑสถานแห่งชาติตามโครงการจัดตั้งพิพิธภัณฑสถานแห่งชาติประจำเมืองของกรมศิลปากร

          ต่อมาในปี พ.ศ. 2539 กรมศิลปากรได้ขอใช้อาคารกองบัญชาการรัฐบาลมณฑลราชบุรี ซึ่งสร้างขึ้นก่อนปี พ.ศ. 2416 ในรัชสมัยพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว รัชกาลที่ 5 เพื่อใช้เป็นจวนที่พักของสมเด็จเจ้าพระยาบรมมหาศรีสุริยวงศ์ (ช่วง บุนนาค) ผู้สำเร็จราชการแผ่นดินในสมัยต้นรัชกาลที่ 5 และต่อมาได้ใช้เป็นกองบัญชาการรัฐบาลมณฑลราชบุรีในคราวแรกของการตั้งมณฑลราชบุรี เพื่อปรับปรุงให้เป็นส่วนหนึ่งของพิพิธภัณฑสถานแห่งชาติราชบุรี โดยปัจจุบันใช้เป็นอาคารสำนักงาน คลังโบราณวัตถุและศิลปวัตถุ และพื้นที่ส่วนจัดแสดงนิทรรศการพิเศษและจัดกิจกรรมต่างๆ

การจัดแสดงภายในพิพิธภัณฑ์แบ่งออกเป็น 5 เรื่อง  ได้แก่

          1. สภาพภูมิศาสตร์และธรรมชาติวิทยาของจังหวัดราชบุรี จัดแสดงแหล่งกำเนิดทรัพยากรธรรมชาติประเภท ดิน หิน แร่ธาตุและรูปจำลอง ลักษณะภูมิประเทศของจังหวัดราชบุรีและจังหวัดใกล้เคียง ( กาญจนบุรีและเพชรบุรี ) โดยมีตัวอย่างของซากดึกดำบรรพ์ ดิน หินแร่ อัญมณี และการใช้ประโยชน์จากทรัพยากรธรรมชาติที่มีแหล่งกำเนิดในจังหวัดราชบุรีจัดแสดงประกอบ

          2. ประวัติศาสตร์และโบราณคดีของราชบุรี จัดแสดงเรื่องราวทางประวัติศาสตร์และโบราณคดีที่พบในจังหวัดราชบุรี เรียงลำดับตามยุคสมัยดังต่อไปนี้

2.1 สมัยก่อนประวัติศาสตร์ จัดแสดงหลักฐานที่สำคัญของโบราณคดีของมนุษย์ในยุคที่มีการตั้งถิ่นฐานที่อยู่อาศัยบริเวณจังหวัดราชบุรี เช่น เครื่องมือ เครื่องใช้ รวมทั้งเครื่องประดับที่ทำจากหิน โลหะ กระดูกสัตว์ต่างๆ รวมทั้งภาชนะดินเผา กลองมโหระทึก และโครงกระดูกมนุษย์ เป็นต้น

2.2 ราชบุรีในวัฒนธรรมทวารวดี จัดแสดงเรื่องราวและหลักฐานต่างๆ ของวัฒนธรรมทวารวดีที่พบในจังหวัดราชบุรีในช่วงพุทธศตวรรษที่ 12-16 โดยเฉพาะเรื่องราวของเมืองโบราณคูบัว และเทือกเขางู

2.3 ราชบุรีในวัฒนธรรมเขมร จัดแสดงเรื่องราวและหลักฐานของวัฒนธรรมเขมร หรือ “ลพบุรี” ที่ปรากฏในจังหวัดราชบุรี ในช่วงพุทธศตวรรษที่ 16-18 โดยมีโบราณวัตถุที่สำคัญภายในห้องจัดแสดงนี้ ได้แก่ พระโพธิสัตว์อวโลกิเตศวรเปล่งรัศมี พบที่บริเวณโบราณสถานจอมปราสาท เมืองโบราณโกสินารายณ์ เป็น 1 ในจำนวน 5 องค์ ที่พบในดินแดนประเทศไทย

2.4 ราชบุรีในสมัยสุโขทัย - ธนบุรี จัดแสดงเรื่องราวของจังหวัดราชบุรีในช่วงพุทธศตวรรษที่ 18-24 จากหลักฐานชื่อเมืองราชบุรีที่ปรากฏในศิลาจารึกสมัยสุโขทัย ราชบุรีเป็นเมืองท่า เมืองหน้าด่านและเส้นทางการเดินทัพในสมัยอยุธยา โดยจัดแสดงหลักฐานด้านสถาปัตยกรรม ประติมากรรม จิตรกรรม เครื่องถ้วยจีนและเครื่องปั้นดินเผา

2.5 ราชบุรีในสมัยรัตนโกสินทร์ จัดแสดงเรื่องราวของจังหวัดราชบุรีในช่วง พ.ศ. 2325 - 2475 แสดงถึงความสำคัญของเมืองราชบุรี ในด้านการเมืองการปกครองการพัฒนาท้องถิ่น ต่อเนื่องจากสมัยกรุงธนบุรีจนถึงสมัยรัตนโกสินทร์ (รัชสมัยของพระบาทสมเด็จพระปกเกล้าเจ้าอยู่หัว รัชกาลที่ 7)

          3. เผ่าชนชาติพันธุ์วิทยาของจังหวัดราชบุรี จัดแสดงเรื่องราวของกลุ่มชนชาติพันธุ์ของจังหวัดราชบุรี ที่มีความหลากหลายทางเชื้อชาติและเผ่าพันธุ์เป็นลักษณะเด่นของจังหวัด กลุ่มชนเหล่านี้มีความแตกต่างกันทางวัฒนธรรมและประเพณีที่แต่ละชาติพันธุ์ยังคงยึดถือปฏิบัติตามขนบธรรมเนียมดั้งเดิม ชาติพันธุ์เหล่านี้ ได้แก่ ชาวไทยพื้นถิ่นภาคกลาง ชาวไทยจีน ชาวไทยยวน ชาวไทยมอญ ชาวไทยกะเหรี่ยง ชาวไทยลาวโซ่ง ชาวไทยลาวเวียง และชาวไทยเขมรลาวเดิม

             4. มรดกดีเด่น แบ่งการจัดแสดงออกเป็นหัวข้อต่าง ๆ ดังต่อไปนี้

4.1 มรดกดีเด่นทางวัฒนธรรม เช่น สถานที่สำคัญและแหล่งท่องเที่ยว ปูชนียวัตถุที่สำคัญคู่บ้านคู่เมือง ประเพณีวัฒนธรรม เทศกาลงานประเพณีอาหารพื้นบ้านและหัตถกรรมพื้นบ้าน เป็นต้น

4.2 มรดกดีเด่นทางธรรมชาติ ได้แก่ สถานที่ท่องเที่ยวที่สำคัญทางธรรมชาติ เช่น อุทยานหินเขางู โป่งยุบ แก่งส้มแมว เป็นต้น รวมทั้งต้นไม้และพันธุ์ไม้ประจำจังหวัดราชบุรี

4.3 บุคคลสำคัญ ได้แก่ บุคคลสำคัญที่มีชื่อเสียงและทำคุณประโยชน์ให้แก่จังหวัดในด้านต่าง ๆ เช่น ปูชนียบุคคลที่สำคัญทางประวัติศาสตร์ บุคคลสำคัญทางด้านทหาร การเมืองและการปกครอง รวมทั้งบุคคลสำคัญทางด้านวัฒนธรรมและศิลปินเพลงพื้นบ้านต่าง ๆ

          5. ราชบุรีในปัจจุบัน  จัดแสดงในสภาพทั่วไปของจังหวัดราชบุรีในปัจจุบันในด้านต่าง ๆ ได้แก่ ด้านการศึกษา การสาธารณูปการ การอุตสาหกรรม การเกษตร ประชากรและที่สำคัญคือ พระราชกรณียกิจแห่งองค์พระบาทสมเด็จพระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดชที่มีต่อจังหวัดราชบุรี อาทิเช่น สหกรณ์โคนมหนองโพราชบุรี โครงการศึกษาวิธีฟื้นฟูที่ดินเสื่อมโทรมเขาชะงุ้ม เป็นต้น