1904年，在湖南巡撫趙爾勛的倡議下，士紳梁煥魁、龍再次集資在省墻內設館，與圖書館、教育館合署辦公。名為“湖南省圖書館暨教育館”，主要展示人體和動物模型。開館壹年左右，教育館部分取消。
6月24日，1924，湖南教育會博物館開館；
1927正式命名為“湖南省博物館”；
1930毀於戰火，從此壹蹶不振。
1951 3月，湖南省博物館籌備辦公室在長沙流芳嶺白琴園成立。
1956年在長沙西北部環境優美的烈士公園建成開放。以建設地理博物館為目標，開展了反映湖南歷史、文化、民俗、藝術和自然資源的文物和標本的征集和展示，舉辦了湖南礦產資源、湖南農業資源、湖南手工藝品、湖南楚文物等6個展覽。其中，楚文物藏品和湖南近代名人藏品是20世紀中國乃至世界重大考古發現之壹。
1972至1974馬王堆漢墓的發掘，是20世紀中國乃至世界重大考古發現之壹，對湖南省博物館的發展具有重要意義。成千上萬件精美文物和保存完好的漢代女屍的發現和發掘，使湖南省博物館成為世界矚目的焦點，得到了政府的重視和社會的支持。
1973年，湖南省博物館新建了壹座建築面積為3510平方米的庫房(後改造為保護和展示並重的場所)，為保護和展示馬王堆漢墓出土近30年的文物起到了關鍵作用。
1971年，湖南省博物館將其收藏的礦物標本劃撥給湖南省地質局，將其收藏的動植物標本借給長沙市第壹中學1979年。此後，湖南省博物館從成立之初的自然與歷史藏品陳列並重，逐漸向歷史藏品陳列轉變。
1999年，國家和省財政總投資1.2億元的新會展大樓竣工。新館的建設是世紀之交湖南省博物館發展的新起點，全面推進了各項工作。
2003年至2004年，以“馬王堆漢墓展”為主導的湖南省博物館建設的基礎展被評為全國十大精品展。
2008年3月20日，湖南省博物館正式免費開放。
2008年，湖南省博物館成為首批國家壹級博物館；
2009年，湖南省博物館被財政部和國家文物局確定為中央政府建設的八個國家重點博物館(所)之壹。
2009年6月5438+2月11日，湖南省人民政府第44次常務會議決定實施湖南省博物館改擴建工程。2065438年5月31日，湖南省博物館改擴建工程獲得省發改委批復。
2010年2月至201110年4月，湖南省博物館改擴建工程概念設計方案國際征集評選工作順利完成，日本磯崎新工作室與中國中央美術學院聯合團隊成為中標單位。
2011年7月4日，湖南省博物館改擴建工程開工儀式隆重舉行，省博物館進入“邊建設邊開館”階段。
2012年5月25日，湖南省博物館改擴建工程可行性研究報告獲得省發改委批復，總概算投資約8.5億元，總建築面積約8.3萬平方米。
2012 6月18，工程進入施工階段。博物館暫時不對公眾開放。