Müze binası, 1894 yılında Belediye Hizmet Binası olarak yaptırılmıştır. Müze yapılması amacıyla Kültür Bakanlığı'na tahsis edilen binada bakım-onadırm faaliyetine 1983 yılında başlanılmış ve 1993 yılında tamamlanmıştır. Tarihi binanın müze olarak düzenlenmesi çalışmaları ise Aralık 1990 tarihinde başlatılmış ve 14 Ocak 1994 tarihinde ziyarete açılmıştır.

Bodrum üzerine iki kat olarak inşa edilen yapının dört cephesinde kemerli pencereler yer almakta ve girişte dört sütuna oturan cumba bulunmaktadır. Üst katta Arkeoloji ve Etnografya seksiyonları, giriş katında ise Tabiat Sergi ziyaretçileri karşılamaktadır.

Esas amacı, Kırlareli ve çevresinde geç kalınmış olan tarihi araştırmalara merkez olmak, çeşitli bilimsel kuruluşlara yardım ve öncülük etmek olan Kırklareli Müzesi'nde 2004 yılı istatistiklerine göre 610 adet etnografik, 1487 adet arkeolojik,2285 adet sikke,15 adet mühür ve mühür baskısı olmak üzere toplam 4397 adet kayıtlı eser mevcuttur. Bu eserler, tarihi seyir itibariyle Prehistorik dönemlerden, Cumhuriyet dönemine kadar ulaşan tüm zaman dilimlerini içermektedir.