兰州市博物馆成立于1984年，属综合性博物馆，全额拨款事业单位，为地方性综合博物馆，国家一级博物馆，副县级建制，正式编制33人，聘用人员若干名。所有职工均为大专以上文化程度，其中硕士研究生5人，专业技术人员22人；正高级职称1人，副高级职称5人，中级职称12人，初级职称5人。内设机构有办公室、收藏研究部、观众接待部、陈列策划部、信息资料部、保卫科等6个部室。
兰州市博物馆前身为1979年设立的兰州市文物管理处。馆址地处市中心繁华地段城关区庆阳路240号，依明代白衣寺旧址而建，占地面积4578.6平方米，建筑总面积5997.22平方米，其中展厅面积3716平方米，文物库房面积732.68平方米。
馆内白衣寺遗址距今600余年历史，始建于明代。院内有明代建筑白衣寺塔、白衣菩萨大殿及清代建筑铁柱宫三座古建筑，呈中轴线排列，均为省级文物保护单位。其中，白衣寺塔（菩萨大殿）1981年被定为省级文物保护单位，大门铁柱宫为原江西会馆享殿，2016年被定为省级文物保护单位。
兰州市博物馆馆藏文物种类齐全，按质地可分为陶瓷、青铜、玉器、金银器、书画古籍、雕塑、货币、竹木牙角等门类，其中尤以马家窑文化彩陶、明代白衣寺塔刹天宫出土的肃王文物、明清地方名人书画等文物独具特色。现馆藏文物12728件，国家一级文物53件，二级文物94件，三级文物783件。藏品中新石器时代马家窑文化彩陶鼓、西周夔涡纹青铜簋、“爻作祖癸乙”西周青铜盉、汉代马首刀削、东汉墨迹纸、西夏首领印、明代青玉双螭耳杯、明代印金花丝绸、金累丝嵌青玉抱子观音簪以及明肃王千字文手卷等文物均为不可多得的馆藏珍品，国之瑰宝。
现基本陈列为通史性《大河流韵—兰州历史文物展》，展览内容从新石器时代至清代，分为“远古文明—神秘彩陶”、“青铜文化—民族交融”、“汉唐古道—丝路要津”、“宋元津城—渡口烽火”、“明清风韵—金城揽胜”五个单元，通过展示兰州地区出土的重要文物，以时间为序再现了古丝绸之路重镇兰州的悠久历史和文化底蕴。
兰州市博物馆在充分发挥社会教育及公共服务作用的同时，一直致力加强长远发展规划，结合馆藏文物资源特色、发挥自身优势，高度重视文物保护、文物数字化信息化技术，学术科研、历史文化知识等领域。除不断提升改造基本文物陈列展外，还向社会推出各类临展如《陇右翰墨-明清书画展》、《古丝路钱币展》、《陇原记忆-档案文献展》等，馆际学术交流展：国家典籍《永乐大典》文献兰州展、《落花流水-甘肃彩陶展》、《“舟车丝路”特展》和特色流动展览“五进”活动。打造主题社教活动《大明风华》系列和九个博物馆文化研学品牌，其中穿汉服游博物馆、古风集市、古建之美、博物馆美术课、书法之旅、古塔探秘、彩陶制作等活动深受市民喜爱。
2021年《博物馆之夜—大明风华·文物探宝系列活动》评为全国文化遗产旅游百强案例。2022年推出的“光耀金城 镜鉴千秋——兰州平凉馆藏铜镜精品展”入选本年度全国博物馆十大陈列展览精品初评，获评全国100个热门展览之一。2023年与兰州大学联合完成《白衣寺塔及菩萨殿保护前期勘察研究项目》省级课题。
兰州市博物馆志愿团队“兰博小爱”，开展丰富多彩的志愿服务项目，2023年“历史文化进万家”系列活动入选兰州市第五届学雷锋志愿服务“十佳志愿服务项目”。在学术研究上线上线下同步市博讲堂、“馆长说文物”、馆藏精品文物等重要栏目，已正式出版《兰州市博物馆馆藏文物研究》《明代肃王考略》《金城遗宝—兰州市博物馆馆藏撷珍》等多本专业研究性书籍。
兰州市博物馆为甘肃省社科普及示范基地、西北师范大学“黄河都市文化保护传承研习基地”、兰州市爱国主义教育基地、兰州市社会科学普及示范基地、兰州市首批“大思政课”实践教学基地、兰州市中小学教育实践基地、兰州市对台交流基地、兰州马拉松特别合作伙伴等。