Музей ведёт свою историю с 1837 года, когда было положено начало формированию первых музейных коллекций. Он считается одним из старейших музеев Северо-Запада России.
Собрание музея насчитывает почти 300 тысяч единиц хранения, что составляет половину музейного фонда Архангельской области. В числе экспонатов — уникальные минералогические, естественнонаучные, документальные, нумизматические и фотографические коллекции.
Особую ценность представляют плиты со следами фауны Вендского периода, возраст которых составляет 550 миллионов лет. Подобных плит в мире всего две, обе были обнаружены на Зимнем берегу Белого моря.