급변하는 현대사회 속에서 유실되는 문화유산들을 수집, 정리, 연구하여 문화유산 보호와 발굴에 기여하는 동시에 학생들과 지역민들을 위한 교육의 장을 제공하기 위해 설립되었다.
장준식이 1984년 충청대학 교수로 부임한 이듬해인 1985년 9월 1일 설립되었다. 그는 학생들과 충청북도의 불교 유적지를 답사하여 수습한 유물들로 전시실을 채워갔다. 그 후 1993년에 허인욱으로부터 다수의 유물을 기증 받아 대학 형설각 6층에 이전하였으며, 문장원 4·5층으로 다시 이전 · 개관하였다. 박물관 개관 당시에는 700여 점의 유물과 330㎡의 전시실을 갖춘 작은 규모였지만 현재 2,317점의 유물과 1,260㎡에 이르는 규모로 발전하였다. 소장유물은 선사시대에서부터 현대에 이르는 석기류, 토기류, 기와류, 도자기류, 고문서류, 서화류, 근현대 민속품류, 박제류 등이 있다.
민속실, 역사실, 서화실의 상설전시관 5개소를 갖추고 학생들 및 지역민들의 교육활동은 물론 학술연구 조사활동에도 심혈을 기울이고 있다. 또한 역사 · 고고 · 민속 등의 관련 학문분야의 연구성과를 수록한 『박물관지』를 발간하고 있으며, 2010년도에는 그동안 발굴조사에서 출토된 유물 중 학술적 가치가 높은 유물을 선별하여 도록을 간행하였다.
충청북도 지역 불교유적 조사는 1993년증평 남하리사지를 시작으로 지표조사를 실시하였고, 1999년에는 과천 관악 · 일명사지를 시작으로 본격적으로 발굴조사가 이루어졌다. 대표적인 조사사례로는 증평 이성산성, 제천 월광사지, 충주 의림사지 등에 대한 지표조사와 고려광종이 모후인 신명순성왕후를 추모하기 위해 창건한 고려시대 국찰 충주 숭선사지, 신라시대 명필인 김생과 관련된 충주 김생사지, 1967년 보물로 지정된 제천 장락동칠층모전석탑(堤川 長樂洞七層模塼石塔)이 위치한 제천 장락사지, 소조부도 · 금동여래입상 등 귀중한 유물들이 출토된 영동 영국사 등에 대한 발굴조사를 실시하여 학계의 주목을 받았다. 또한 발굴조사에 그치지 않고 조사에 대한 성과를 학술연구총서로 간행하여 지금까지 발간된 보고서가 40여 권에 이른다. 이처럼 충청대학교박물관은 충북지역은 물론 우리나라의 역사와 고고미술사학 분야의 지킴이로 당당히 자리매김하고 있다.
조직은 관장 아래에 학예연구실로 구성되어 문화유산 조사(지표 및 발굴조사), 학술연구, 전시 · 관리, 유물관리, 일반행정업무를 분담하고 있다.
역사실에는 구석기시대에서부터 현대에 이르는 동안의 각 시기를 대표할 만한 유물을 시기별로 전시하였으며, 충청북도 지역에서 불교유적지를 가장 많이 발굴한 박물관의 특성상 와전류 · 도토기류 등이 전시되어 있다. 민속실에는 조선시대 말기에서부터 현대까지 의식주와 관련된 옹기류 · 목공구류 · 여성장신구류 · 가구류 등의 민속유물을 전시하고 있어 우리나라 근현대기의 생활상을 한눈에 볼 수 있다. 서화실Ⅰ에는 충주고구려비(국보, 1981년 지정) · 단양 신라 적성비(국보, 1979년 지정) · 부여 사택지적비(보물, 2014년 지정)등의 탑본이 전시되고 있어 삼국의 금석문을 비교 · 연구하는데 자료를 제공하고 있다. 또한 이밖에도 원주 법천사지 지광국사탑비(국보, 1962년 지정) · 2003년 충청북도 유형문화재(현, 유형문화유산)로 지정된 제천 송계리 대불정주범자비 · 청주 용두사지 철당간(국보, 1962년 지정) 등의 국가지정유산급의 탑본들이 전시되어 있다. 서화실 Ⅱ · Ⅲ에는 추사김정희 · 의친왕 이강 · 박영효 · 김홍집 등의 친필을 비롯한 구한말 시기의 글씨류, 그림류 등과 한글 필사본인 사씨남정기 · 동사요람 · 소학 · 통감 · 주역 · 마의상서 · 율곡문집 · 수호지 등의 고서류가 전시되어 있다.
충청북도 지역의 역사 · 문화에 관한 종합 사회교육 시설로서의 역할을 수행할 수 있도록 제반 시설의 확충과 전시자료의 보완, 사회교육 활동의 활성화를 통해 일반인들에게 충북의 유구한 문화를 향유할 수 있는 기회를 제공하고 있다.