Một năm sau chiến thắng Điện Biên Phủ (07/5/1954), năm 1955, Phòng Truyền thống Trung đoàn 174 Đại đoàn 316 được thành lập đã sưu tầm và trưng bày nhiều tài liệu, hiện vật về chiến dịch Điện Biên Phủ.
Năm 1958, Bộ Văn hóa, Bộ Quốc phòng, Ủy ban Hành chính tỉnh Lai Châu đã cử cán bộ sưu tầm tài liệu, hiện vật của Quân đội nhân dân Việt Nam và Quân đội Pháp để chuẩn bị cho công tác xây dựng Bảo tàng.
Năm 1959, xây dựng nhà truyền thống Chiến thắng Điện Biên Phủ địa điểm ở khu trụ Công an Thành Phố Điện Biên Phủ (hiện nay).
Năm 1961, Phòng truyền thống Đại đoàn 316 được sáp nhập vào Bảo tàng Khu Tây Bắc.
Năm 1962, Khu tự trị Tây Bắc giải thể và tách thành 03 tỉnh: Lai Châu, Sơn La, Nghĩa Lộ. Hiện vật được chia tách về các Phòng bảo tàng thuộc Ty Văn hoá các tỉnh, tổ chức trưng bày cố định và các cuộc triển lãm nhằm phục vụ Nhân dân địa phương và làm các khâu công tác chuyên môn.
Năm 1963 - 1964, nhân Kỷ niệm 10 năm Chiến thắng lịch sử Điện Biên Phủ, Bộ Văn hóa đã cấp kinh phí cho công tác Bảo tồn bảo tàng để trưng bày trong Nhà bảo tàng. Được sự phối hợp của Đại đoàn 316, Nhà trưng bày được xây dựng với diện tích là 366m2, nhà kho Bảo tàng là 46m2, địa điểm tại Bộ Chỉ huy quân sự tỉnh (hiện nay); sau đó bị máy bay Mỹ đánh phá phải sơ tán vào Noong Bua.
Ngày 05/7/1965, Bảo tàng Điện Biên Phủ chính thức được thành lập trên cơ sở các tài liệu, hiện vật từ Phòng Truyền thống Đại đoàn 316. Bảo tàng Điện Biên Phủ tổ chức trưng bày, giới thiệu những tài liệu, hiện vật về chiến dịch Điện Biên Phủ, văn hoá, truyền thống địa phương và làm các khâu công tác chuyên môn.
Năm 1973 - 1974, Kỷ niệm 20 năm Chiến thắng lịch sử Điện Biên Phủ, Bộ Văn hóa, Bộ Quốc phòng, Bộ Nội vụ, Bộ Kiến trúc đã cùng với địa phương đi khảo sát các di tích chiến trường Điện Biên Phủ và bàn những việc cần làm cụ thể, thiết thực đối với di tích chiến trường Điện Biên Phủ. Năm 1973, Cục Bảo tồn bảo tàng đã cùng 2 chuyên gia Liên Xô lên Điện Biên Phủ để trao đổi ý kiến. Năm 1974, cử đoàn cán bộ đi khảo sát di tích chiến trường Điện Biên Phủ. Cũng trong thời gian này, Bảo tàng Điện Biên Phủ được xây dựng ở đồi C2 (UBND tỉnh Điện Biên hiện nay).
Năm 1979, chiến tranh Biên giới xảy ra, Bảo tàng Điện Biên Phủ giải thể, hiện vật được phân ra do huyện Điện Biên và phòng Bảo tàng quản lý, một số chuyển về Viện Bảo tàng Quân đội sau đó đưa đi sơ tán.
Năm 1984, để Kỷ niệm 30 năm Chiến thắng lịch sử Điện Biên Phủ, Nhà trưng bày Chiến thắng Điện Biên Phủ đã được xây dựng với diện tích 674m2 (địa điểm tại Bảo tàng chiến thắng lịch sử Điện Biên Phủ hiện nay). Từ năm 1984 - 1987 gọi là Nhà trưng bày Chiến thắng Điện Biên Phủ do Viện Bảo tàng Quân đội quản lý.
Ngày 15/8/1987, theo công văn số 162/TM của Bộ tổng tham mưu Quân Đội nhân Dân Việt Nam “Phân viện Bảo tàng Điện Biên Phủ” trực thuộc Viện Bảo tàng Quân đội được thành lập.
Ngày 12/3/1996, sau khi thỏa thuận với Bộ Quốc phòng, Bộ Văn hóa Thông tin đã ra quyết dịnh số 400-VH/QĐ về việc bàn giao toàn bộ Khu di tích lịch sử Điện Biên Phủ và Nhà trưng bày Chiến thắng Điện Biên Phủ cho UBND tỉnh Lai Châu quản lý.
Ngày 30/12/1996, UBND tỉnh Lai Châu ra Quyết định số 876/QĐ/UB/TC về việc thành lập Bảo tàng Điện Biên Phủ.
Ngày 27/6/2002, Ban thường vụ tỉnh ủy Lai Châu đã thông qua dự án “Bảo tồn và phát huy tác dụng Khu di tích Chiến trường Điện Biên Phủ”, trong kết luận có nội dung: xây dựng Nhà Bảo tàng chiến thắng Điện Biên Phủ còn Bảo tàng tổng hợp của tỉnh sẽ xây dựng riêng ở khu vực khác.
Năm 2004, UBND lâm thời tỉnh Điện Biên có Quyết định số 05/2004/QĐ-UB ngày 14 tháng 4 năm 2004 về việc tách Bảo tàng Điện Biên thành Bảo tàng Chiến thắng lịch sử Điện Biên Phủ và Bảo tàng Dân tộc trực thuộc Sở Văn hoá Thông tin. Từ đó đến năm 2019, Bảo tàng Chiến thắng Điện Biên Phủ có nhiệm vụ quản lý, bảo vệ và phát huy giá trị di tích Chiến trường Điện Biên Phủ và Nhà trưng bày chiến thắng Điện Biên Phủ.
Ngày 05/05/2014, chào mừng Kỷ niệm 60 năm chiến thắng lịch sử Điện Biên Phủ, công trình Bảo tàng Chiến thắng lịch sử Điện Biên Phủ giai đoạn I đã được khánh thành, bàn giao và đưa vào sử dụng, trực thuộc Sở Văn hoá, Thể thao và Du lịch tỉnh Điện Biên.
Ngày 15/10/2019, UBND tỉnh Điện Biên ban hành quyết định số 992/QĐ-UBND về việc thành lập Ban Quản lý di tích tỉnh Điện Biên. Tháng 01/2020, Bảo tàng Chiến thắng lịch sử Điện Biên Phủ đã tách mảng quản lý và phát huy giá trị Di tích quốc gia đặc biệt Chiến trường Điện Biên Phủ sang Ban Quản lý di tích tỉnh Điện Biên. Từ đó, Bảo tàng Chiến thắng lịch sử Điện Biên Phủ hoạt động với chức năng nghiên cứu khoa học, sưu tầm, kiểm kê, bảo quản, trưng bày, triển lãm, giáo dục, tổ chức các hoạt động dịch vụ phù hợp với chức năng của Bảo tàng và phát huy giá trị các tài liệu, hiện vật liên quan đến Chiến dịch Điện Biên Phủ nhằm phục vụ nhu cầu nghiên cứu, giáo dục, hưởng thụ văn hoá, nâng cao đời sống tinh thần của nhân dân, góp phần phát triển kinh tế, xã hội trên địa bàn tỉnh Điện Biên.
Bảo tàng Chiến thắng lịch sử Điện Biên Phủ là đơn vị sự nghiệp công lập trực thuộc Sở Văn hoá, Thể thao và Du lịch tỉnh Điện Biên. Với chức năng nghiên cứu khoa học, sưu tầm, kiểm kê, bảo quản, trưng bày, triển lãm, giáo dục, tổ chức các hoạt động dịch vụ phù hợp với chức năng của Bảo tàng và phát huy giá trị các tài liệu, hiện vật liên quan đến Chiến dịch Điện Biên Phủ nhằm phục vụ nhu cầu nghiên cứu, giáo dục, hưởng thụ văn hoá, nâng cao đời sống tinh thần của nhân dân, góp phần phát triển kinh tế, xã hội trên địa bàn tỉnh Điện Biên.
Trong những năm qua, dưới sự lãnh đạo, chỉ đạo Đảng ủy, Ban Giám đốc Sở Văn hóa, Thể thao và Du lịch tỉnh Điện Biên, sự phối hợp tích cực của các phòng Quản lý nhà nước cùng sự nỗ lực quyết tâm của Ban giám đốc và tập thể viên chức, lao động Bảo tàng Chiến thắng lịch sử Điện Biên Phủ đã đoàn kết, sáng tạo hoàn thành tốt mọi nhiệm vụ chính trị được giao. Đơn vị luôn bám sát các chỉ tiêu kế hoạch hằng năm. Tập trung nguồn nhân lực cải tạo cảnh quan; tích cực trong công tác nghiên cứu, sưu tầm những tài liệu, hiện vật có giá trị liên quan đến chiến dịch Điện Biên Phủ năm 1954; mở rộng kho lưu giữ hiện vật, củng cố hoàn thiện cơ sở vật chất, trang thiết bị phục vụ công tác kiểm kê, bảo quản hiện vật; đẩy mạnh xây dựng sưu tập hiện vật; ứng dụng khoa học công nghệ trong công tác quản lý tài liệu, hiện vật và lưu giữ hồ sơ tài liệu hiện vật.
Hằng năm, Bảo tàng Chiến thắng lịch sử Điện Biên Phủ đón tiếp và phục vụ đông đảo các đoàn khách trong nước và Quốc tế đến tham quan, tìm hiểu, nghiên cứu và trải nghiệm; duy trì hoạt động của Trang thông tin điện tử của đơn vị và cung cấp tin bài trên Trang thông tin điện tử Sở Văn hóa, Thể thao và Du lịch tỉnh Điện Biên nhằm tuyên truyền về Chiến thắng Điện Biên Phủ và giới thiệu các hoạt động của Bảo tàng tới công chúng. Từ năm 2014 đến nay, tập thể Bảo tàng đạt nhiều danh hiệu: Cờ của Thủ tướng Chính phủ; Tập thể lao động xuất sắc được UBND tỉnh Điện Biên tặng Bằng khen; Tập thể lao động tiên tiến và Sở VHTTDL tặng giấy khen; cùng với các danh hiệu tổ chức Công đoàn vững mạnh; Đoàn Thanh niên vững mạnh; Chi bộ Đảng “Hoàn thành xuất sắc nhiệm vụ”; nhiều cá nhân được UBND tỉnh, Bộ Văn hoá Thể thao và Du lịch tặng Bằng khen, các ngành các cấp tặng nhiều Giấy khen; Đặc biệt, năm 2023 Bảo tàng Chiến thắng lịch sử Điện Biên Phủ đã vinh dự được Chủ tịch Nước Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam tặng thưởng Huân chương lao động hạng Ba vì đã có thành tích xuất sắc trong công tác từ năm 2018 đến năm 2022 góp phần vào sự nghiệp xây dựng chủ nghĩa xã hội và bảo vệ Tổ quốc.
Ngày 28/02/2025. UBND tỉnh Điện Biên ban hành Quyết định số 446/QĐ-UBND về việc đổi tên Bảo tàng Chiến thắng lịch sử Điện Biên Phủ thành Bảo tàng Chiến thắng Điện Biên Phủ, trực thuộc Sở Văn hóa, Thể thao và Du lịch tỉnh Điện Biên.
Trong thời gian tới. để tiếp tục đáp ứng nhu cầu hưởng thụ văn hóa ngày càng cao của công chúng, thu hút nhiều hơn nữa khách tham quan, Bảo tàng không ngừng đổi mới, đa dạng hóa các hoạt động, hướng tới mục tiêu phục vụ công chúng một cách tốt nhất. Với mong muốn sau khi Dự án đầu tư nâng cấp hiện đại hóa trưng bày Bảo tàng chiến thắng Điện Biên Phủ được thực hiện cùng với việc khai thác giá trị của Bức tranh Panorama “Chiến dịch Điện Biên Phủ” - một tác phẩm hội họa về đề tài lịch sử có một không hai tại Việt Nam, Bảo tàng Chiến thắng Điện Biên Phủ sẽ trở thành một trong những công trình văn hóa trọng điểm đầy ý nghĩa, không chỉ của mảnh đất Điện Biên anh hùng, mà của cả đất nước Việt Nam, là điểm đến hấp dẫn đối với du khách khi đến Điện Biên, góp phần tôn vinh những giá trị văn hóa truyền thống của dân tộc trong quá trình hội nhập quốc tế.