博物馆于1984年4月破土动工，1987年春节落成开放。自贡恐龙博物馆以收藏、研究、展示侏罗纪恐龙化石及保护规模宏大的化石埋藏遗址而蜚声中外，是在举世闻名的“大山铺恐龙化石群遗址”上就地兴建的一座大型遗址类博物馆，是我国第一座专题恐龙博物馆，世界三大恐龙遗址博物馆之一，是“联合国教科文组织自贡世界地质公园”核心园区、“国家重点古生物化石集中保护产地”“国家一级博物馆”“国家AAAA级旅游景区”“全国科普教育基地”“国家地质公园”。 博物馆占地7万平方米，馆藏化石标本几乎囊括了距今2.01—1.45亿年前侏罗纪时期所有已知恐龙种类，是目前世界上收藏和展示侏罗纪恐龙化石最多的地方。恐龙探秘馆于2023年1月开始试运行，该展馆建筑面积为3334平方米，由“恐龙的崛起”“史前霸主”“帝国没落”“恐龙飞天”“剖面和遗址”等6个主题展区组成，该展馆以“恐龙的演化”为主题，以恐龙的起源、发展、繁盛、衰亡为轴线，用现代最新的研究成果和科学猜想解读恐龙世界的各种谜题。2024年，我馆成功入选“全球100个世界地质遗产地名录”，文化和旅游部、国家发展改革委、工业和信息化部第一批“全国智慧旅游沉浸式体验新空间培训试点项目”，荣获“全国百强博物馆”“2023年度全国地质古生物科普十大进展”“第十届博博会最佳展示奖银奖”“四川省十大陈列展览精品”等12项荣誉，全年接待观众160万人次，免费观众近80万人次，实现各项收入3779万元，社会、经济效应愈发显著，恐龙博物馆事业迈上新台阶。