Музей краеведческий им.В.В.Бианки открыт в 1920 г. Основой для его создания послужили коллекции Земской управы и естественно-исторического кабинета Алтайского народного университета. Часть экспонатов была получена от учетно-реквизиционной комиссии при Бийском ревкоме.
В музее были образованы отделы: геологический, ботанический, зоологический, археологический и восточного искусства. Первый директор – М.И.Крот-Донской. Одним из организаторов музея был В.В.Бианки, с 1967 г. музей носит его имя. Организатором отдела восточного искусства была В.А.Сенгалевич-Копылова. В числе первых сотрудников – орнитолог Г.Х.Иогансен, эколог А.А.Хребтов, зоолог А.И.Иванов. К работе был привлечен М.Д.Копытов, писарь из с.Фоминского, который явился первооткрывателем Алтайского палеолита. Сотрудниками музея были осуществлены экспедиции в юго-западный Алтай (1921-1922). В 1927 г. музей возглавил С.М.Сергеев, археолог, открывший палеолитическую Улалинскую стоянку, изучавший Сростинскую культуру. С 1933 по 1941 г. под руководством А.П.Маркова, И.С.Себелева, Р.А.Антипенко в музее активно велась собирательская работа, фонды превысили 37 тыс. экспонатов.
В годы Великой Отечественной войны музей проводил выставки военно-патриотической тематики, сотрудники читали лекции в госпиталях и на предприятиях; музей принял на себя руководство работами по выявлению и обследованию месторождений минеральных и строительных материалов. В 50-е гг. созданы новые экспозиции, открылся отдел дореволюционной истории, проводились полевые работы в предгорьях Алтая, при музее начал работать исторический кружок. М.Ф.Розен, объединив силы педагогического института и музея, создал в Бийске Алтайский отдел географического общества СССР (впоследствии Бийское отделение Русского географического общества).
Коллекциями музея пользовались известные ученые: М.Ф.Розен, Г.П.Сосновский, С.В.Киселев, М.П.Грязнова, С.И.Руденко. Здесь начинал свою деятельность энтомолог Б.Ф. Белышев. Благодаря полевым работам и ежегодным экспедициям, руководимым археологом, краеведом Б.Х.Кадиковым, пополнялись археологические и этнографические коллекции. Экспозиция отдела природы включает в себя залы: «История возникновения и развития жизни на Земле», «Флора и фауна Алтая». В фондах отдела имеется палеонтологическая коллекция чучел, коллекция животных и птиц Алтая, гербарии, собранные Хребтовым, Бианки, Митропольским. В экспозиции исторического отдела представлены материалы по древней истории Алтая, культуре и быту русского, алтайского, кумандинского народов, по темам «Бийск – крепость», «Бийск – торговый город», «Боевой и трудовой подвиг бийчан в годы Великой Отечественной войны». В фондах имеются уникальные коллекции оружия, самоваров, поясов, шаманских бубнов, часов, а также коллекции прикладного искусства и рукописных и старопечатных книг XVII-XIX вв. Среди музейных собраний – документы и вещественные памятники истории советского периода, реликвии Гражданской и Великой Отечественной войн. В фондах художественного отдела – произведения художников Бийска и Алтайского края. В 1995 г. открыт «Купеческий зал», с этого года открываются новые экспозиции: «История, культура и быт кумандинского народа», «Бийск в 20-40 гг. ХХ в.», «Алтайская духовная миссия», «Геология Алтая», «Победители» и др. Открыты мемориальные уголки М.Ф. Розена, В.В. Бианки. С 1996 г. работает информационно-издательский центр, в 2005 г. признанный лучшим среди музейных издательских центров края. Центр издает «Краеведческий вестник», материалы о городе и его людях, произведения поэтов и прозаиков Бийска и районов Восточной зоны Алтайского края, научно-методические и краеведческие издания. В 1996 г. открыт филиал – Музей воинов-интернационалистов. В музее работает научная библиотека, фонды которой превышают 19 тыс. томов. По данным на 2006 г., музей имеет шесть отделов, 18 экспозиционных залов, более 140 тыс. единиц хранения. Из 42 работников музея – 18 научные сотрудники. Ежегодно проводятся: День дарителя, научная конференция «Молодые историки-краеведы исследуют», "Праздник птиц", "Музейная ночь".
В 1999 году музею была присвоена первая категория.
Музей — лауреат премии Алтайского края в области литературы, культуры и искусства. Проект отдела природы «К тайне камня прикоснись» стал абсолютным лауреатом I краевого музейного фестиваля «Музейный перекресток». Награжден золотой медалью «За вклад в наследие народов России».
Музей проводит большую научно-исследовательскую и культурно-просветительскую работу. В ее основе лежит понимание миссии музея как максимально открытого, доступного для населения учреждения культуры.