Nằm trong hệ thống bảo tàng khảo cứu địa phương của Bộ Văn hóa, Thể thao và Du lịch, Bảo tàng Thái Nguyên là một bộ phận của các tổ chức thiết chế văn hóa, làm nhiệm vụ quản lý các di tích lịch sử, văn hóa, và nghiên cứu sưu tầm, kiểm kê, bảo quản, trưng bày những mẫu vật thiên nhiên, di vật và các giá trị phi vật thể văn hóa - xã hội của tỉnh. 25 năm xây dựng và phát triển, nơi đây đã trở thành một Thái Nguyên “thu nhỏ” lưu giữ dấu tích thời gian, lịch sử và văn hóa của đất và người Thái Nguyên.
Được thành lập ngày 23-12-1991, Bảo tàng là thiết chế văn hoá có chức năng sưu tầm, bảo quản, nghiên cứu, trưng bày, giới thiệu di sản văn hoá, bằng chứng vật chất về mảnh đất và con người nơi đây, nhằm phục vụ nhu cầu nghiên cứu, học tập, tham quan và hưởng thụ văn hoá của công chúng. Từ ngày đầu thành lập, Bảo tàng tiếp nhận quản lý trên 300 tài liệu hiện vật và 3 di tích được xếp hạng. Đến nay, Bảo tàng Thái Nguyên đã sưu tầm bổ sung nâng tổng số hiện vật đang lưu giữ trên 33 nghìn đơn vị hiện vật. Trong đó có nhiều bộ sưu tập hiện vật và hiện vật tiêu biểu quý hiếm như: Sưu tập đồ đá thuộc di chỉ khảo cổ học Thần Sa với trên 13 nghìn đơn vị hiện vật; sưu tập đồ đá thuộc di chỉ khảo cổ học Hang Ốc với trên 5 nghìn đơn vị hiện vật; sưu tập đồ đồng, tiêu biểu là trống đồng thuộc văn hoá Đông Sơn; sưu tập tài liệu, hiện vật về Chủ tịch Hồ Chí Minh; sưu tập tài liệu về cách mạng kháng chiến; sưu tập tiền cổ...
Song song với nhiệm vụ kiểm kê, lưu trữ, bảo quản và trích yếu lý lịch, Bảo tàng còn thực hiện tốt công tác kiểm kê bảo quản và lập hồ sơ khoa học trên 30 nghìn đơn vị hiện vật. Bảo tàng đã tiến hành tổng kiểm kê di tích từ năm 1994-1998, phúc tra di tích theo Luật Di sản Văn hoá từ năm 2001-2002 với 780 điểm di tích trên địa bàn tỉnh. Tổng kiểm kê di tích hỗ trợ cho tỉnh Bắc Kạn 131 điểm di tích, lập hồ sơ khoa học, xếp hạng 7 di tích cấp quốc gia… Đến năm 2005, trên địa bàn tỉnh, Bảo tàng đã lập hồ sơ khoa học xếp hạng 26 di tích cấp Quốc gia; 15 di tích cấp tỉnh và hàng trăm di tích được bảo vệ, phát huy giá trị lịch sử văn hoá. Trùng tu chống xuống cấp trên 30 di tích, lập hồ sơ đề nghị công nhận 44 xã ATK thuộc các huyện trong tỉnh.
Trong công tác sưu tầm, trưng bày, tuyên truyền, Bảo tàng luôn là đơn vị tiên phong và làm nòng cốt, nhất là trong lĩnh vực tuyên truyền. Hàng năm, đơn vị tổ chức nhiều cuộc nghiên cứu sưu tầm, tiếp nhận tài liệu hiện vật và sưu tầm trên 30 nghìn đơn vị hiện vật, trong đó có nhiều hiện vật quý như: Trống đồng Mỏ Nước; răng voi hoá thạch; hiện vật kháng chiến; tiền cổ; tư liệu ảnh... Năm 2011, tiếp nhận bộ ảnh "Đại tướng Tổng Tư lệnh Võ Nguyên Giáp"; năm 2013 tiếp nhận bộ ảnh, tư liệu “Hoàng Sa, Trường Sa của Việt Nam - Những bằng chứng lịch sử”… Sau các hoạt động sưu tầm, Bảo tàng đã tiến hành trưng bày chuyên đề như: Trưng bày Bảo tàng ATK Định Hoá; Bác Hồ với Thái Nguyên; Thiên nhiên, đất nước con người Thái Nguyên; Di sản văn hoá Thần Sa và tiềm năng thiên nhiên Thái Nguyên; Trà Thái Nguyên trong văn hoá Trà Việt.
Đặc biệt, Bảo tàng đã tổ chức trên 70 cuộc triển lãm tại chỗ và lưu động với nhiều chủ đề như: Những kiệt tác hội hoạ thế giới; Bắc Thái trên đường đổi mới; Triển lãm tranh tượng dân tộc và miền núi; Đảng Cộng sản Việt Nam - Đại hội và thành quả; Đảng bộ tỉnh Thái Nguyên - Từ đại hội đến đại hội; Việt Nam - lịch sử đấu tranh dựng nước và giữ nước… Có được những kết quả trên, một phần không nhỏ bắt đầu từ hoạt động nghiên cứu và thực hiện các đề tài khoa học của cán bộ, viên chức và người lao động tại đơn vị. Từ năm 2010 đến nay, đơn vị đã thực hiện và phối hợp thực hiện gần chục đề tài khoa học từ cấp cơ sở đến cấp Bộ hiệu quả ứng dụng cao. Một trong những hoạt động nghiên cứu đó đã đem lại những kết quả tích cực, đó là: Năm 2006, Bảo tàng phối hợp với Hội Khoa học Lịch sử Việt Nam tiến hành nghiên cứu xây dựng Đề cương trưng bày Bảo tàng tỉnh Thái Nguyên. Đề cương đã được UBND tỉnh Thái Nguyên phê duyệt năm 2007. Đây là công trình nghiên cứu công phu, khoa học nhằm phục vụ cho công tác sưu tầm bổ sung hiện vật và xây dựng Bảo tàng tỉnh sau này. Năm 2009, biên tập phát hành sách ảnh "Bác Hồ với Thái Nguyên" hưởng ứng Cuộc vận động "Học tập và làm theo tấm gương đạo đức Hồ Chí Minh", tác phẩm đoạt giải B trong Cuộc vận động sáng tác các tác phẩm văn học nghệ thuật trong các. Năm 2014, 2015, 2016 triển khai thực hiện Đề tài khoa học và công nghệ cấp tỉnh "Điều tra, thăm dò, khai quật khảo cổ học một số hang động ở xã Bình Long và vùng phụ cận huyện Võ Nhai, tỉnh Thái Nguyên", được Hội đồng Khoa học cấp tỉnh đánh giá nghiệm thu đạt xuất sắc.
Mặc dù điều kiện cơ sở vật chất vẫn còn nhiều khó khăn, nhưng với những kết quả hoạt động tích cực, hàng năm Bảo tàng đã đón hàng chục nghìn lượt khách tham quan, học tập và khai thác thông tin tư liệu tại Bảo tàng và các cuộc triển lãm. 25 năm không phải là khoảng thời gian dài nếu so với lịch sử của tỉnh, nhưng đây là một chặng đường đầy tâm huyết, nỗ lực xây dựng và phát triển đối với những người làm công tác bảo tàng, bảo tồn của tỉnh. Để nơi này trở thành nơi lưu giữ lịch sử, văn hóa về đất và người Thái Nguyên.