武夷山博物馆位于九曲溪一曲码头北岸，武夷宫仿宋古街，为两层楼阁式仿宋建筑，建筑面积1400平方米，是
武夷山文庙的重要对外宣传窗口。此处晴川旷豁，碧波荡漾，丹峰远仰，风景秀丽，是
武夷山主要景点之一。
历史文化陈列室 有楼下楼上两个展厅，各240平方米。楼下展厅为历史文化的第一部分——“人文历史的发祥”，展示武夷山的早期开发历史，时间起源于公元前21世纪，贯穿至公元前221年
秦始皇统一中国前的漫长年代。主要展出文物有一号架壑船棺、虹桥板及棺内陪葬品（复制品），
新石器时代的遗物石石奔、石斧、石箭石族、石网坠，还有
新石器时代遗址模型和架壑船棺葬的缩小模型及大型图片。楼上展厅分“闽越王城的崛起”、“理学文化的鼎盛”、“
岩茶佳茗的神韵”三部分，展示
武夷山独具特色的闽越文化、理学文化、岩茶文化。主要展品有闽越王城模型，汉代
城村汉城遗址出土文物陶器、铁器，宋遇林亭窑址出土黑釉盏以及
西汉迄至
清代的各种出土文物等。
自然陈列室展厅 共140平方米，分“
武夷山属于世界”、“碧水丹山一帜”、“世界生物之窗”、“让武夷永葆青春”四个部分，以大量的图片和动植物标本展示武夷山秀丽的自然风光和丰富的自然资源。博物馆还设“武夷工艺”展厅，展示销售古玩、玉器、字画等。
博物馆前身为
武夷山市文化馆文物室。1992年，在武夷山市区原文庙旧址建博物馆，1993年2月竣工正式开馆，文物室同时撤销，所管文物移交博物馆。博物馆总投资140万元，占地2400平方米，建筑面积1500平方米，5层楼钢筋混凝土结构仿古建筑，有6个展室和文物库等配套设施。馆藏新石器晚期至清末的文物600余件，其中经
福建省文化厅文物鉴定组专家鉴定的文物525件，有国家二级文物6件。三级文物474件。1996年，为扩大宣传面，让更多的中外游客了解
武夷山市，认识武夷山，将博物馆迁现址，1996年5月1日，正式对外开放。原建筑转给
武夷山市图书馆。
1998年11月至1999年3月，为配合武夷山申报“世界遗产”，博物馆进行了全面整修改版，采用先进展示手段和防范保护措施。博物馆门口照墙上是已故全国政协副主席赵朴初题写的馆名“武夷山市博物馆”。大门两侧楹联取自当代著名历史学家、
复旦大学教授
蔡尚思的诗句“中国古文化，
泰山与武夷。”
2017年6月10日，经过半年多的闭馆维修，
武夷山市博物馆展厅重新开馆，继续对观众免费开放。此次提升改造完成后，馆内展出的文物数量也较之前大幅增加。由原来的800多件增加到现在的1000余件。博物馆以全新的面貌展现在大家面前，更好地向游客展示闽北文化。
《武夷文化之谜》 以
武夷山地区以架壑船棺为象征的古越部落文化（距今3800年左右），以城村古汉城为标志的西汉文化（距今2000多年），和以
朱熹为代表的宋代理学文化（距今800多年）三个鼎盛时期为主线，取文物精华，举办武夷山历史文化陈列，形象生动地向人们展示武夷山悠久的历史和文化。
馆藏文物丰富，尤以
青铜时代的船棺、
西汉闽越王城出土的陶器、宋代
遇林亭窑址出土的黑釉金彩碗和唐宋时期墓葬出土的随葬品最具特色。