
Fost Palat al Prefecturii, clădirea în care se află muzeul a fost ridicată în perioada premergătoare Primului Război Mondial, după proiectul arh. Petre Antonescu.
Iniţial, muzeul a avut dublu profil: istorie şi ştiinţe naturale. La sfârşitul anului 1977 a avut loc deschiderea expoziţiei de bază a Secţiei de Istorie a muzeului, cuprinzând elemente de arheologie, numismatică, istorie. În sălile acestuia se află câteva exponate deosebit de interesante: un adăpost uman din paleoliticul mijlociu descoperit la Ripiceni-Izvor, pe malul Prutului, care este unicat în ţară; o statuetă feminină aparţinând culturii Cucuteni (5.000 i.Hr.), cunoscută sub denumirea de „Venus de la Drăguşeni”; vechea uşă de la biserica „Sf. Nicolae” din Dorohoi (ctitoria lui Ştefan cel Mare, 1495); paftale, inele sigilare şi alte obiecte descoperite pe câmpul de bătălie de la Verbia (4 km. de Dorohoi), unde armata lui Ieremia Movilă a trecut de partea lui Mihai Viteazul, domnul care a unificat pentru întâia oară provinciile româneşti (1600); inscripţia originală (pisania) şcolii de la Pomârla (1835), întemeiată de boierul Anastasie Başotă, prima şcoală particulară din Moldova.
Muzeul mai reunește și câteva obiecte importante din punct de vedere cultural, ce s-au aflat sub posesia unor reprezentanți ai culturii românești, precum Mihai Eminescu, Nicolae Iorga, Ștefan Luchian, George Enescu, Grigore Antipa sau Octav Băncilă.