泥河湾博物馆位于河北省张家口市阳原县城新区广场西南部。该馆是在泥河湾遗址群的基础上开发建设的，博物馆采用钢筋混凝土框架结构，主体两层，局部三层，占地20亩，总建筑面积4623平方米，是我国规模最大的旧石器专题博物馆。
该馆也是河北省唯一集中保护、收藏展示旧石器时代遗址群风貌以及化石、石器文物的专题博物馆，它将与云南元谋人、北京周口店等国家级博物馆一并成为世界考古科研基地。泥河湾博物馆由序言厅、主展厅、临时展厅、活动厅四部分组成。
主展厅主要展现从200万年前到一万年前泥河湾古人类生产生活场景，共分东方人类出现、现代人类起源的证据、人类社会的巨变、中华文明的摇篮、远古时代的泥河湾等六个展区，对泥河湾出土的5万多件文物进行集中展出，并利用声光电等现代手段再现200万年前人类生产生活的历史情形。
该馆外观主要有30米高的“人”字形标志石柱，预示着东方人类从泥河湾走来;博物馆外大小不同的几个台体，代表的是泥河湾特殊的地貌;立面上穿插组合的花岗岩块，体现的是泥河湾标准地层;仿头盖骨化石的半圆形屋顶和花岗岩条带外墙等彰显着“东方人类故乡——泥河湾”的神韵。
