Adıyaman kent merkezinde Kahta-Adıyaman yolu olarak bilinen Atatürk Bulvarı üzerinde yer almaktadır. Adıyaman ilinin ilk müzesi olma özelliğini taşıyan Adıyaman Müzesi, 1982 yılında hizmete açıldı. 1978-1982 yılları arasında Aşağı Fırat Projesi kapsamında bölgede yürütülen kurtarma kazılarından çıkarılan eserler müze yapılana kadar İl Halk Kütüphanesi’nde depolandı, 1982 yılına gelindiğinde müze yeni binasına kavuştu ve eserler yeni binasında sergilenmeye başlandı.

Müze iki bölümden oluşmaktadır; birinci bölümde yöresel kültüre ait etnografik eserler, ikinci bölümünde ise arkeolojik eserler sergilenmektedir. Müzede, 9.313 arkeolojik eser, 512 etnografik eser, 19.176 adet sikke, iki tablet, 1.282 mühür baskısı, bir fosil, 16 madalyon ve nişan olmak üzere toplamda 30.312 eser bulunmaktadır. Müzedeki bu eserlerin sadece 1125 tanesi sergilenmektedir.

Müzenin arkeolojik eserler bölümünde 85 milyon yıllık deniz kestanesi fosili,65 milyon yıllık salyangoz fosili, 45 milyon yıllık tek hücreli canlı fosili sergilenmektedir. Bunun yanı sıra Paleolotik dönemden kalma çakmak taşından imal edilmiş el baltaları, kazma ve kesme amaçlı aletler, Neolotik dönemden kalma çakmak taşı, oksidiyen taşından ok uçları ve Adıyaman Kahta ilçesinin Kilisik mezrasında 1970 yılında bulunan ve Şanlıurfa’daki Göbeklitepe heykelleri ile birebir benzerliği olan 9500 yıllık tanrıça heykeli, Kalkolotik dönemden kalma pişmiş topraktan imal edilmiş çeşitli kaplar, Tunç çağına ait bronz mızrak uçları ve benzeri kesici aletler, Demir Çağı’ndan kalma hiyeroglif yazıtlar, çeşitli mutfak eşyaları ile süs eşyalar, Helenistik dönemden ise heykel, mozaik, yazıt ve çeşitli mutfak kapları, Roma döneminden kalma heykel, yazıt, mozaik, kandil, koku şişesi, mozaik, mutfak kapları ve süs eşyaları, Bizans dönemine ait çeşitli kaplar ve süs eşyaları, Selçuklu döneminden kalma sırlı kaplar, cam eşyalar ve süs eşyaları ile Osmanlı döneminden kalma birçok eser sergilenmektedir. Arkeolojik eserler bölümünün ufak bir kısmında Nemrut Dağı Tümülüsü’nün doğu ve batı yakası heykelleri ile birlikte sergilendiği ufak bir maket de bulunmaktadır.

Müzenin etnografik eserlerin bulunduğu bölümünde, yöreye özgü halı, kilim ve cicim gibi el dokuması ürünler, bölgede geçmiş dönemlerde kullanılmış olan kadın ve erkek kıyafetleri, gümüşten yapılmış takılar ve bakır mutfak aletleri sergilenmektedir.

Adıyaman Müzesi birçok kültürün birleşmesi ile yaşanan bir zenginliği yansıtmak istese bile sınırlı alanı nedeniyle eserlerin çoğunu sergileyememektedir. Yeni bina için projesi yapılmış olmasına rağmen yapımına henüz başlanamadı. Müze, tüm eserlerin sergilenebileceği modern binasına kavuştuğu zaman bölgedeki en önemli müzelerden biri olmaya aday konumdadır.