1992年8月奠基，1997年10月建成开放，位于全国重点文物保护单位三星堆遗址东北角，地处广汉城西鸭子河畔，南距成都40公里，北距德阳26公里，是中国一座现代化的专题性遗址博物馆。

三星堆博物馆有两个展馆，其展示面积近12000平方米。第一批全国中小学生研学实践教育基地。

2019年9月20日，荣获全国绿化模范单位称号。

2020年5月，入选“第十七届全国博物馆十大陈列展览精品推介活动”的“十大精品”奖项名单。