西北師范大學博物館創建于2000年，2012年學校投資一千萬元對博物館進行了改擴建。現設有校史館、書畫館、文物館、彩陶館、標本館五個固定陳列館，一個臨時展館。博物館建筑面積六千平方米，展廳面積三千三百平方米，現有藏品八千余件。
西北師范大學博物館是在整合學校歷史文化資源和教育教學資源基礎上建設的，館藏種類較多，內容豐富，承載著學校100多年來的悠久歷史,是學校歷史學、考古學、生命科學、地理與環境科學、美術學等學科專業教學,科研活動的重要場所；是培養人文精神與科學精神，面向社會大眾傳播科學文化知識，進行愛國主義教育和素質教育的重要基地；是學校對外文化交流的重要窗口。 西北師范大學博物館是甘肅省高校首家建成的綜合性博物館，現為中國博物館學會會員單位，中國博物館學會高校博物館專業委員會常務理事單位，甘肅省博物館協會常務理事單位及第一批甘肅省文化遺產“歷史再現”工程示范性博物館。
百年歷程·百年輝煌——校史陳列 該陳列是在收集整理學校百年辦學歷史資料，總結辦學經驗，凝練辦學精神，挖掘學校文化底蘊的基礎上建成的。收藏各類校史資料、圖片及實物兩千多件，省級以上出版社出版的各類專著、教材五百多冊（套）。其中，有一批反映學校悠久歷史與人文精神的珍貴圖片、題詞贈言及史料等。
文華天寶——歷史文物陳列 該陳列是在我校歷史文化學院歷史文物陳列室的基礎上建成的。絕大部分藏品是原歷史系師生自上世紀四、五十年代以來通過單位購買、個人捐贈等各種方式收藏的。包括甲骨文、青銅器、陶瓷器、石器、玉器、錢幣、文書等約兩千件。其中，國家三級以上文物一百九十多件。“敦煌寫經卷”的收藏位于中國高校博物館之前列。
彩魂陶韻——甘肅彩陶文化陳列 該陳列是在學校上世紀九十年代收藏基礎上建成的。包括大地灣一期文化彩陶、馬家窯文化彩陶、青銅時代諸文化彩陶等，共計兩百多件。
致尚臻品——古代書畫藝術陳列 該陳列是在整合我校美術學院、圖書館收藏古代書畫作品的基礎上建成的。絕大部分作品是自上世紀五十年代以來，原美術系通過單位購買、個人捐贈等方式收藏的。包括宋、元、明、清及近現代諸多名家的作品，共計七百三十多幅。
地層文字——古生物化石與地礦標本陳列 該陳列是在學校上世紀九十年代以來收藏和整合地理與環境科學學院地礦教學科研標本的基礎上建成的。收藏古生物化石三百多件，各類地礦標本一千多件。收藏的甘肅省永靖縣出土的恐龍足印化石，為國內同類館藏之最；收藏的甘肅省肅北縣出土的禽龍骨架化石，完整率達70%以上，為國內外恐龍化石所罕見。
和諧自然——動植物標本陳列 該陳列是在整合生命科學學院動植物教學科研標本基礎上建成的。收藏西北地區脊椎動物標本一千五百多件，甘肅省植物標本一百七十多種。其中，國家二級以上動物標本七十六件。有世界珍稀保護動物“朱鹮”標本、國家一級保護動物“金絲猴”、“雪豹”、“野驢”、“斑尾榛雞”標本，珍稀無脊椎動物“海豆芽”、“中國鱟”、“阿波羅絹蝶”標本等。
