Müze Binası 1894 yılında Belediye Binası olarak inşa edilmiştir. 20 Aralık 1930 yılında Büyük Önder Atatürk tarafından ziyaret edilen bina 1994 yılından itibaren Kırklareli Müzesi olarak hizmet vermeye başlamıştır.
Müze, bölgenin tarihi araştırmalarının yanı sıra bilimsel kurumlarla işbirliği yapmak, onlara yardım etmek ve rehberlik etmek için bir merkez olarak hizmet vermek üzere 14 Ocak 1994'te hizmete girdi.
Binası, 1894 yılında Kırkkilise Mutasarrıfı Neşet Paşa ve Belediye Başkanı Hacı Mestan Efendi tarafından yaptırılmış tarihi bir yapıdır. Konak, 1962 yılına kadar belediye binası olarak kullanılmış; 1970'lerde boşaltılmış ve çürümeye terk edilmiştir. 1972'de Valilik binanın yıkılmasına ve arsasının satılmasına karar verdi. O sırada Halkevi Başkanı olan Nazif Karaçam'ın itirazı ve hukuki mücadelesi sonucunda bina yıkımdan kurtarıldı.
1983 yılında yapının restorasyonu başladı ve kesintilerle on yıl devam etti. Bina, 1989'da 49 yıllığına Kültür ve Turizm Bakanlığı'na devredildi. Müzenin açılışı 14 Ocak 1994'te yapıldı.
Müzenin asli görevi bölgedeki doğal ve kültürel varlıkları tescil ettirmektir.
Müze binası

Müze, bodrum katı olan iki katlı bir binadır. Duvarları yığma, döşemeleri betonarmedir. Dört tarafında kemer benzeri pencereler vardır. Bina cephesinin ortasındaki birinci katta bir cumbalı pencere, ana girişi çevreleyen dört sütun tarafından desteklenmektedir. Gizli çatısı kiremit kaplıdır.
Sergileme Düzeni ve Koleksiyon

Müze koleksiyonunda çeşitli sikke, mühür ve mühür baskısı, çeşitli arkeolojik eser ve pek çok etnografya ile ilgili tescilli eser bulunmaktadır. Eserler, "kültür ve doğa", "etnografya" ve "arkeoloji" olmak üzere üç bölümde sergilenir.
Doğa Müzesi Kısmı

Birinci katta büyük bir oda doğa tarihi koleksiyonu için ayrılmıştır. Bölgeye özgü kuş ve memeli türü doğal ortamlarında sergilenmektedir. Sergilenen hayvanların bir kısmının soyu tükenmiş, bir kısmının ise nesli tehlikede olan türlerdir. Burada sergilenenler, tahnit sanatçısı Niyazi Savcı'nın koleksiyonunda bulunan ve bizzat kendisinin tahnit ettiği hayvanlardır. Zihni Ozanoğlu tarafından satın alınarak, annesi Evset Ozanoğlu'nun hatırasını yaşatmak üzere müze müdürlüğüne hediye edilmiştir.
Etnografya Kısmı

Etnografya bölümünün sergileri, üst katı arkeoloji bölümü ile paylaşmaktadır. Bu bölüm 19. ve 20. yüzyıl başlarındaki kırsal yaşamı ve aynı dönemde Kırklareli'deki kent yaşamını anlatan objelerden oluşmaktadır. Halılar, giysiler, mücevherler ve ev eşyaları sergilenmektedir. Sikke koleksiyonuna ait Helenistik, Roma, Bizans ve Osmanlı Dönemi sikkelerinin bir kısmı da ikinci katta sergilenir.
Arkeoloji Kısmı

Arkeoloji bölümünde Kırklareli çevresinde bulunan kazılarda bulunmuş arkeolojik eserler yer alır. Babaeski Düğüncülü, Vize Çakıllı ve Yündolan Tümülüsü ile Vize Antik Tiyatro ve Demirköy Demir Dökümhanesi kazılarında ortaya çıkarılan eserler, Aşağıpınar, Kanlıgeçit ve Tilkiburnu yerleşimlerinde bulunan Neolitik, Kalkolitik ve Demir Çağı'nın yanı sıra Antik Yunanistan, Antik Roma, Bizans İmparatorluğu ve Osmanlı İmparatorluğu dönemlerine ait eserler sergilenir. Devam eden kazılarda ortaya çıkarılan yeni arkeolojik buluntular ve müzede sınırlı alan nedeniyle, zaman zaman bazı arkeolojik öğeler değiş tokuş edilmektedir.
2 metre uzunluğundaki Diyonisos betimlemesinin yer aldığı rölyef müzenin en değerli sergilemelerindendir. 2011 yılında Aşağı Pınar höyüğündeki kazıda bulunan, hem Anadolu hem Balkan kültürünün özelliklerini taşıyan neolitik dönem ana tanrıça heykelciği ziyaretçilerin ilgisini çeken eserlerdendir. Bu heykelcilik, 2014 yılında İstanbul'da gerçekleşen Avrupa Arkeologlar Birliği Kongresi'nin tanıtım logosunda kullanılmıştır.