Краеведческий музей самого древнего белорусского города размещается в бывшей лютеранской кирхе, памятнике архитектуры неоготики, который был построен в 1888 г. Музей основан и открыт в 1926 г. В течение последних лет экспозиция несколько раз перерабатывалась. Сегодня почти 1500 интересных музейных предметов отражают важнейшие страницы истории города.
Наиболее древние следы деятельности первобытного человека на Полоцкой земле относятся к эпохе мезолита. В экспозиции представлены материалы археологического исследования одной из мезолитических стоянок (Семёнов хутор). Это разнообразные кремневые орудия труда небольших размеров: ножи, скребки, наконечники стрел. Экспонируются здесь и случайно найденные предметы: бивень мамонта, орудия труда эпохи неолита и бронзового века. Памятники железного века в экспозиции представлены в основном изделиями из кости, среди которых проколки, амулеты, качадыки, шпильки.
Полоцк возник на левом берегу реки Полота, на месте поселения балтов раннего железного века. С течением времени около городища вырастали посады, а во второй половине X в. укреплённый детинец был перенесён на высокий правый берег реки Западная Двина. Представление о древнем поселении и городе XII в. дают диорамы, где точно отражена топография Полоцка. Материалы исследования археологических памятников повествуют о занятиях населения того времени, торговых связях Полоцкой земли. В экспозиции представлены изделия гончаров, косторезов, кузнецов, ювелиров и других ремесленников, свидетельствующие о высоком уровне мастерства наших предков. Свидетельством международных торговых связей являются арабские куфические дирхемы, раковины каури с Мальдивских островов Индийского океана, стеклянные бусы и браслеты из Киева, янтарь из Прибалтики.
Целостность и независимость Полоцкого княжества необходимо было всё время охранять, часто с оружием в руках. Поэтому в музее широко представлены предметы военного назначения: боевые топоры, навершия булав, наконечники стрел, кольчуга и меч древнего воина X в.
В начале XIV в. Полоцк вошёл в состав Великого Княжества Литовского, а в 1579 г. – Речи Посполитой. Материалы экспозиции рассказывают о наиболее ярких страницах истории города этих периодов: участие полочан в Куликовской и Грюнвальдской битвах, присвоение городу магдебургского права, захват Полоцка войском Ивана Грозного во время Ливонской войны, штурм города войсками Стефана Батория, появление в Полоцке иезуитов и представителей других орденов католической церкви.
После трёх разделов Речи Посполитой Полоцк вошёл в состав Российской империи. В разное время он был центром губернии, наместничества, уезда. Все эти факты административных разделов отражены в документах, картах, геральдических и нумизматических материалах, представленных в экспозиции.
Во время Отечественной войны 1812 г. территория Полоцка стала ареной военных действий. В экспозиции помещены портреты полководцев, военное снаряжение и одежда, копии картин художника П. Хесса с изображением боёв под Клястицами и в Полоцке. Вызывают интерес образцы оружия того времени: пистолеты, тесаки, сабли.
В XIX–начале XX вв. Полоцк стал уездным городом. Характерной чертой этого периода было появление ряда небольших заводов и фабрик. Толчок развитию экономики дала прокладка сначала Риго–Орловской, а затем Николаевской железных дорог. В экспозиции представлены документы, образцы продукции фабрик, предметы быта, подборка почтовых открыток начала XX в. с видами города.
Революционные события 1905 г., Первая мировая война и немецкая оккупация Полоцка в 1918 г. представлены в музее диорамами, картами-схемами, военным снаряжением, оружием, коллекцией бонистики и наградами русских и немецких офицеров и солдат.
После частичной реэкспозиции в 2006 г. появилась возможность по-новому показать жизнь Полоцка в 1920–1930-е гг. Большая коллекция бонистики, документы, фотографии, оружие, предметы быта, печатные и периодические издания, переданные или непосредственно самими участниками тех событий, или их родными, позволяют познакомиться с особенностями политической, экономической, социальной и культурной жизни города в 1917–1941 гг. Ценной и интересной является коллекция материалов, предоставленная Почётным гражданином г. Полоцка П. И. Дейнисом, а также документы, которые отражают политику сталинской диктатуры.
О событиях послевоенного времени и превращении Полоцка в крупный промышленный центр белорусской республики рассказывают материалы стационарной выставки «Почётные граждане города Полоцка», ставшей своеобразным продолжением постоянной экспозиции музея. Личные вещи, документы, награды, фотографии полочан раскрывают не только биографии выдающихся личностей, но и дают представление об экономическом и социально-культурном развитии Полоцка второй половины ХХ - начала ХХІ вв.
