Мәртөк аудандық тарихи-өлкетану музейінің негізі 1979 жылы қаланған. 1972-1986 жж. Мәртөк аудандық партия комитетінің І-ші хатшысы Алексей Маркеевич Трофимовичтің бастамасымен 120 экспонаттан ғана тұратын музейдің алғашқы қоғамдық жұмысы Мәдениет үйінде Еңбек даңқы және соғыс ардагерлеріне бөлінген бөлмеде басталды.
1985 жылы Ұлы Отан соғысының 40 жылдығы, Мәртөк ауылының 80 жылдығына орай облыстық тарихи-өлкетану музейінің директоры, Қазақ ССР Еңбегі сіңген мәдениет қызметкері Р.И. Ильясованың басшылығымен облыстық музейінің Мәртөк филиалы ашылып, алғашқы музей меңгерушісі Бариева Нурзиля Нигматовна тағайындалды.
Қазақстан Республикасының 2001 жылғы 23 қаңтардағы «Қазақстан Республикасындағы жергілікті мемлекеттік басқару және өзін – өзі басқару туралы» Заңының 27 бабына сәйкес, «Мәртөк аудандық тарихи – өлкетану мұражайы» 16 қараша 2005 жылы Ақтөбе облысы әкімдігінің № 411 қаулысымен құрылып, 2006 жылғы 1 қаңтардан қызметін бастады. Қазақстан Республикасының Әділет Министрлігінде алғашқы тіркелген күні 17 қаңтар 2006 жыл. 2006-2019 жылдар аралығында Мәртөк аудандық тарихи- өлкетану музейінің директоры Сухинькая Ирина Николаевна қызмет етті.
Ақтөбе облысы әкімдігінің 28 желтоқсан 2013 жылғы №423 «Мәдениет, мұрағат саласындағы мемлекеттік заңды тұлғалардың кейбір мәселелері туралы» қаулысына өзгерістер енгізу туралы облыс әкімінің 2016 жылғы 12 желтоқсандағы №511 қаулысымен мемлекеттік тілдегі атауында, мәтінінде және қосымшасында «мұрағаттар» деген сөз «архивтер» деген сөзбен ауыстырылуына байланысты «Мәртөк аудандық тарихи - өлкетану мұражайы» мемлекеттік мекемесі «Ақтөбе облысының мәдениет, мұрағаттар және құжаттама басқармасы» мемлекеттік мекемесінің «Мәртөк аудандық тарихи - өлкетану музейі» коммуналдық мемлекеттік мекемесі болып қайта тіркеуден өтті.
«Ақтөбе облысының мәдениет, архивтер және құжаттама басқармасы» мемлекеттік мекемесінің 2020 жылғы 28 шілде №4-10/31ө бұйрығымен Ақтөбе облыстық өнер музейі жанынан орталықтандырылған бухгалтерия құрылды. 2019-2020 жылдары музей директоры Қалнияз Бақытжан. 2020 жылдан бастап қазірге дейін музей директоры Осанова Ұлдай Төрәліқызы.