يقع المتحف في مدينة تدمر وسط البادية السورية ودشن في السادس من شهر آب من سنة 1961. تشتمل مجموعة المعروضات على قطع أثرية يعود تاريخها بشكل رئيسي إلى فترة ازدهار المدينة كمحطة للقوافل التجارية خلال القرنين الثاني والثالث بعد الميلاد. تلقي المعروضات نظرة عميقة نحو الحياة التجارية والروحية لتدمر في ذلك الوقت. كما تعرض لنمط زخرفي فريد من نوعه في الشرق حيث تم مزج كل من العناصر الكلاسيكية والساسانية مع التقاليد الفنية المحلية. تم إدراج المدينة التاريخية والمتحف كموقع للتراث العالمي في منظمة اليونسكو في عام ألف وتسعمئة وثمانين.