ตั้งอยู่ที่ถนนหลังศูนย์ราชการ ตำบลในเมือง จัดแสดงเรื่องราวท้องถิ่นอีสานเหนือ ในทางด้านภูมิศาสตร์ ประวัติศาสตร์ โบราณคดี วัฒนธรรมพื้นบ้านและชาติพันธุ์วิทยา โดยแบ่งเรื่องราวตามหัวข้อ ดังนี้
1.สภาพภูมิศาสตร์และธรณีวิทยาอีสานเหนือ
1.1 สมัยก่อนประวัติศาสตร์
-การตั้งถิ่นฐาน เครื่องมือเครื่องใช้ พิธีกรรม การฝังศพ แหล่งโบราณคดีที่สำคัญ
-เมืองและชุมชนโบราณ
1.2 สมัยประวัติศาสตร์ แบ่งเป็นวัฒนธรรมทวารวดี วัฒนธรรมเขมรหรือลพบุรีและวัฒนธรรมไทยลาว
2. วิวัฒนาการศิลปะในประเทศไทย
3. เมืองขอนแก่น ประกอบด้วย ร่องรอยอดีต ประวัติชีวิตความเป็นอยู่และวัฒนธรรมพื้นบ้าน
โบราณวัตถุชิ้นเยี่ยม ที่แสดงไว้ในพิพิธภัณฑ์ฯ มี 
-ใบเสมาหินจำหลักสมัยทวารวดี ชิ้นที่งามที่สุด คือ ใบเสมาหินจำหลักนูนต่ำ พระพุทธเจ้าเสด็จสู่กรุงกบิลพัสดุ์ เป็นภาพจำหลักที่ชัดเจนและสมบูรณ์กว่าแผ่นอื่น ภาพพระนางพิมพาสยายพระเกศาเช็ดพระบาท เป็นภาพแสดงการถวายความเคารพบูชาอย่างสูง ได้จากการขุดค้นที่เมืองฟ้าแดดสงยาง จังหวัดกาฬสินธุ์  พระพุทธรูปสำริด ภาพปูนปั้นและพระพิมพ์ดินเผาสมัยทวารวดีได้จากการขุดแต่งเมืองฟ้าแดดสงยาง จังหวัดกาฬสินธุ์ แผ่นเงินดุน ภาพพระพุทธรูป พระโพธิสัตว์ ภาพบุคคล และเจดีย์บรรจุอยู่ในหม้อดินเผา ได้จากการขุดค้นเมืองกันทรวิชัย อำเภอกันทรวิชัย จังหวัดมหาสารคาม
-โบราณวัตถุสมัยลพบุรี ประมาณพุทธศตวรรษที่ 17-18 เช่น
  -เทวรูปพระอิศวรหินทราย พบที่บริเวณกู่น้อย เมืองนครจำปาศรี อำเภอนาดูน จังหวัดมหาสารคาม
  -เทวรูปพระนารายณ์สี่กร  ขุดพบระหว่างการขุดแต่งบูรณะโบราณสถาน เมืองนครจำปาศรี ได้พบแต่องค์ ไม่พบเศียร พระโพธิสัตว์หินทราย ศิลปะลพบุรี หน่วยศิลปากรที่ 7 ขุดพบที่กู่สันตรัตน์ เมืองนครจำปาศรี ทับหลังหินจำหลัก จากโบราณสถานกู่สวนแตง จังหวัดบุรีรัมย์ เป็นภาพพระอินทร์ทรงช้างเอราวัณเป็นตัวอย่างฝีมือการจำหลักหินซึ่งเป็นชิ้นส่วนสถาปัตยกรรมปราสาทหินสม้ยลพบุรี พิพิธภัณฑ์ฯนี้เปิดให้เข้าชมทุกวัน ตั้งแต่เวลา 09.00 – 16.00 น. ปิดวันจันทร์วันอังคาร และวันหยุดนักขัตฤกษ์ อัตราค่าเข้าชมชาวไทย 10 บาท ชาวต่างประเทศ 30 บาท รายละเอียดเพิ่มเติม ติดต่อ โทร. 0 4324 6170 www.thailandmuseum.com