ความเป็นมา สำนักศิลปะและวัฒนธรรมได้ปรับปรุงและจัดทำศูนย์จัดแสดงในลักษณะของพิพิธภัณฑ์เมืองพิษณุโลก และเริ่มเปิดให้บริการเมื่อวันที่ 7 สิงหาคม 2552 ซึ่งพิพิธภัณฑ์แห่งนี้จะเป็นศูนย์การเรียนรู้ที่สำคัญ ก็คือ จะจัดแสดงเรื่องราวเกี่ยวกับประวัติศาสตร์ พัฒนาการและเอกลักษณ์ของจังหวัดพิษณุโลก

ห้องแนะนำจังหวัด นำเสนอข้อมูลของจังหวัดพิษณุโลก โดยรวมทั้งข้อมูลพื้นที่ทางภูมิศาสตร์ ชาติพันธุ์ สถานที่สำคัญ สถานที่ท่องเที่ยวที่สำคัญพร้อมแบบจำลองบริเวณเมืองพิษณุโลกกำแพงเมืองเก่า โบราณสถานและวิดีทัศน์ ประกอบข้อมูล 

ห้องปฐมสมัยสุโขทัย ประวัติเมืองพิษณุโลก (สองแคว) ในสมัยสุโขทัยครั้งพ่อขุนศรีอินทราทิตย์ ก่อสร้างเมือง จนถึงสมัยพระมหาธรรมราชาที่ 1 (ลิไท) ได้เสด็จมาครองเมืองพิษณุโลก เป็นเวลา 7 ปี ในสมัยนี้มีความเจริญรุ่งเรืองทางด้านศิลปะวัฒนธรรมและการศาสนาเป็นอย่างมาก 

ห้องใต้เงาอยุธยา ในสมัยกรุงศีรอยุธยาเมืองพิษณุโลกมีบทบาทสำคัญหลายสถานะทั้งดำรงฐานะเป็นเมืองราชธานีของกรุงศรีอยุธยาในสมัยสมเด็จพระบรมไตรโลกนารถยาวนานถึง 25 ปีและเป็นสถานที่พระราชสมภพของสมเด็จพระนเรศวรมหาราช สมเด็จพระเอกาทศรถและพระสุพรรณกัลยา อีกทั้งเป็นเมืองหน้าด่านที่ตั้งทัพรบศึกพม่าอย่างกล้าหาญ ในคราวสงครามเสียกรุงศรีอยุธยาเมื่อ พ.ศ. 2310 

ห้องร่มพระบารมีมหาจักรีวงศ์ หลังจากกองทัพของพระเจ้ากรุงธนบุรี ได้กอบกู้เอกราชและสถาปนากรุงธนบุรีเป็นราชธานี เมืองพิษณุโลกได้กลับคืนฟื้นเป็นเมืองอีกครั้ง ครั้นเมื่อพระบาทสมเด็จพระพุทธยอดฟ้าจุฬาโลก สถาปนาราชวงศ์จักรีแล้ว ก็ได้โปรดฯให้ฟื้นฟูเมืองพิษณุโลกขึ้นใหม่ภายหลังจากเสร็จศึกสงครามกับพม่าในคราวสงครามเก้าทัพ เมืองพิษณุโลกจึงได้เจริญเติบโตและเป็นปึกแผ่นอย่างมั่นคงมาจนตลอดสมัยได้ร่มฉัตรราชวงศ์จักรีตราบจนรัชกาลปัจจุบัน 

ห้องเอกลักษณ์เมืองพิษณุโลก ห้องจัดแสงดนี้แบ่งออกเป็นสองส่วน ส่วนแรกแสดงเอกลักษณ์ของเมืองพิษณุโลก ด้านศิลปวัฒนธรรมดนตรี การละเล่น สถาปัตยกรรม และโดยจัดแสดงเครื่องดนตรีและวิดีทัศน์เกี่ยวกับดนตรีมังคละการฟ้อนรำ