中国西瓜博物馆于2001年8月策划。2002年初，由全国农业展览馆装潢设计室设计师王志平、王应德及王萌、丁文博共同完成中国西瓜博物馆建筑造型、外观色彩设计创作工作。2002年5月，举行了盛大的奠基典礼。而后由北京建工集团承担工程施工设计、北京华都建筑集团公司进行建筑施工，2003年11月主体落成。同期开始布展大纲、布展设计创作的审定工作。2004年5月28日开馆，与第十六届北京大兴西瓜节开幕式同期举行。 中国西瓜博物馆总占地22000平方米，建筑面积4000多平方米，主建筑分上下两层。一层中间序厅通顶21米，6米高的煅铜壁雕迎面而立，东西两个展厅展线全长400多米，以西瓜历史、西瓜种植、西瓜科技、西瓜文化、北京大兴西瓜节为主要的陈列版块，展出图片近900幅，蜡质西瓜模型140余个，琥珀种子标本200余种，雕塑模型7组，各类图表18幅，书法美术艺术作品36件。构成了具科学性、专业性、知识性、文化性、趣味性的陈列特征。二层东侧设可容纳500人的1000平米多功能厅，可开展电教、培训、中小型颁奖、会议、演出等活动西侧1000平米的展览大厅。