Музей створений 1992 р. на базі фотодокументальної виставки "Пам’ять мужності і слави", організованої у першу річницю трагедії учасниками ліквідації наслідків аварії на Чорнобильській АЕС – пожежними Київщини. В 1996 р. Указом Президента України Музею надано статус "національний" та оновлено постійну експозицію. Колекція Музею містить унікальні матеріали з історії Чорнобильської АЕС, розвиток атомної промисловості України, культові реліквії, а також історико-етнографічні предмети Чорнобильського Полісся. Будівля Музею - "Пожежне депо" (м. Київ, пров. Хорива, 1), занесена до Державного реєстру нерухомих пам’яток України за категорією місцевого значення. Національний музей "Чорнобиль" є відомчим музеєм та виконує представницьку функцію, як один з брендових музеїв України. Це покладає на Музей важливу місію презентації України та українців, яким притаманна здатність відновлюватись і ставати сильнішими після глибоких історичних потрясінь.
У своїй роботі Музей орієнтується на урядові делегації, дослідників, науковців, групи в'їзних та внутрішніх туристів. Сьогодні Національний музей "Чорнобиль" - це місце пам’яті героїзму та самовідданості ліквідаторів аварії на ЧАЕС, сховище унікальних реліквій, пов’язаних з Чорнобильським Поліссям, лабораторія сучасних досліджень та експериментів, простір для вільного діалогу про атомну енергетику, радіаційну безпеку, відповідальність влади перед своїми громадянами, відправна точка масштабних проєктів, пов’язаних із чорнобильською темою.
2010 - Музеєм реалізовано проєкт грантової допомоги у сфері культури від Уряду Японії "Покращення виставкового обладнання у Національному музеї "Чорнобиль", що дозволило вперше впровадити у експозиційний простір інтерактивні технології: сенсорні інформаційні термінали з мультимедійними науково-допоміжними інформаційно-пошуковими системами.