洛阳博物馆创建于1958年，是首批国家一级博物馆，也是中国地方性的综合历史博物馆。是河南省洛阳市唯一的一座综合性历史博物馆，馆藏文物40多万余件。
洛阳博物馆位于隋唐里坊区西北隅，洛阳博物馆造型气势恢宏占地300亩，建筑面积6.2万平方米，其中地上面积4.2万平方米，地下2万平方米，总投资3.5亿元。建筑外形如方鼎屹立，寓意“定鼎洛邑”、“鼎立天下”。洛阳博物馆北临洛浦公园，南接植物园，环境优美，交通便利，是洛阳市的文化地标。
1958年5月，洛阳博物馆始建，原址位于洛阳洛南关林。是新中国成立后，地市级最早建立的博物馆之一。当时由于财政紧张，暂定关林庙为馆址，洛阳市文物管理委员会与博物馆合署办公，编制14人，关林庙的大殿和厢房辟为展厅。60年代初的“三年困难时期”博物馆工作受到影响，“文化大革命”期间，由于“破四旧”狂飙，内部之争，博物馆正常工作基本陷于停顿。1969年，博物馆工作人员到农村接受再教育，解放军某部接管关林庙。博物馆人员返回后，暂住西关，业务处于停滞状态。
1972年，博物馆借王城公园的一座简易花棚，举办《文化大革命时期洛阳出土文物展》，这个花棚也成了洛阳博物馆的第二个临时馆址。1972年，漂泊不定的状况有了转机。洛阳市政府在财政困难的情况下，批准建设博物馆新展楼。展楼由洛阳市设计院李传泽设计，分期施工建设。1974年5月展楼一期工程完工，投入使用。洛阳博物馆自1958年成立，经历八年庙内展，三年棚内展，终于有了展览楼，实现了历史性跨越。
1973年，洛阳博物馆迁至市区中州路。博物馆陈列大楼是一座琉璃瓦装嵌的民族形式建筑，1974年5月1日正式开馆。
1974年10月，馆址落成迁此。占地积35亩，展览大楼面积2800平方米，文物库房3141平方米，综合办公楼1550平方米。现有馆藏文物近40万件，可供陈列展览文物约3.5万件。
1975年，洛阳博物馆负责白马寺的修复，对外开放。白马寺成为博物馆的下属股级单位。
2007年底，洛阳博物馆新馆开工建设，占地300亩，建筑面积6．2万平方米，总投资4亿元。新馆建筑由主楼和附楼组成，于2009年2月建成。
2008年5月，洛阳博物馆被命名为首批国家一级博物馆。
2009年4月，举办中国2009世界集邮展览。
2009年10月，先后成功举办大遗址保护洛阳高峰论坛国际性大型展览。
2011年4月1日，洛阳博物馆新馆开馆并对外试开放。
2011年4月16日全面对社会公众开放。现举办有大型基本陈列“河洛文明”和“珍宝展”、“汉唐陶俑展”、“唐三彩展”、“宫廷文物展”、“石刻艺术展”、“书画展”六大专题陈列。展览面积1.7万平方米。
洛阳博物馆坚持举办灵活多样的临时展览，不断为公众提供新的文化产品。先后引入具有异域风情的《秦汉——罗马文明展》、《风格挪威画展》，《非洲文物艺术展》及自主策划《丝路起点——丝绸之路与洛阳》、《运河中枢——大运河与洛阳》等等大型临时文物展览，丰富展览内容，使观众到博物馆参观能够常看常新。洛阳博物馆坚持走出去的办馆宗旨，先后在美国、法国、日本、韩国、意大利、比利时、瑞典、澳大利亚等20多个国家和地区独立或合作举办了文物交流展览，在国内外产生了积极影响。
洛阳博物馆的成长和发展得到了党和国家领导人的亲切关怀。周恩来、刘少奇、董必武、胡锦涛、吴邦国、李瑞环、李长春等同志先后来洛阳博物馆参观和指导工作，印度总理拉奥等外国政要也先后来馆参观访问。
洛阳博物馆坚持收藏保管、科学研究与社会教育有机结合，平衡发展。