يعتبر أحد أكبر المتاحف في سوريا، لقد تم تصمم بناؤه لكي يستوعب الآثار المكتشفة في محافظة دير الزور. يضم المتحف خمسة أجنحة أساسية هي :جناح أثار ما قبل التاريخ ،وجناح الآثار السورية القديمة، وجناح الآثار الكلاسيكة، وجناح الآثار العربية الإسلامية، ثم جناح التقاليد الشعبية.
 

وقد تم تزويد المتحف بالقطع الأثرية المكتشفة، مع لوحات بيانية وتعريفية. ويمتاز هذا المتحف بإعادة بناء بعض المواقع، مثل المنزل القديم في بقرص العائد إلى العصر الحجري الحديث، ومدخل تل بدري من الألف الثالث ق.م وقاعة العرش في ماري، ومدخل قصر شاديكاني الذي يعود إلى الألف الأول ق.م من تل عجاجة، ثم هيكل معبد بل في دورا اوروبوس من القرن الثاني الميلادي، ثم واجهة قصر الحير الشرقي من القرن الثامن الميلادي، ثم مشهد رؤساء العشائر في مقاهي دير الزور تصور الحياة الشعبية. و يصل عدد القطع الأثرية في المتحف إلى 21740 قطعة، بالإضافة إلى آثار محافظة دير الزور هناك قطع قادمة من محافظة الحسكة.