沈阳作为国家历史文化名城，却一直没有一座反映城市历史的综合性博物馆。市委、市政府对此高度重视，把沈阳博物馆作为满足人民群众文化需求的重要工作写入政府工作报告，纳入为全市群众办实事的重要内容。2017年9月，经省政府批准，原辽宁省博物馆及综合业务楼移交给沈阳市文化广电新闻出版局，作为沈阳博物馆的馆址。经过三年的修缮改造、展陈工程，沈阳博物馆终于具备了开馆条件。
全新的沈阳博物馆是一座全面反映沈阳地域历史文化的综合类博物馆，展馆建筑面积约2.2万平方米，共有文物2535余件（套），系统展现了沈阳11万年的人类活动史，7200年的人类文化史及2300年的建城史。
沈阳博物馆的展厅包括：
一层：清文化主题展
大器精工设有《宫苑佳器 焕彩凝祥——沈阳故宫藏清宫珐琅器展》、《大器精工——沈阳故宫藏清代宫廷家具展》，着重展示盛京宫廷宝藏的华美富丽。
二层：沈阳历史陈列展
分为沈阳源流、天眷盛京、近代风云三个展厅，将沈阳11万年来的历史文化娓娓道来
三层：设有两个展厅
《璀璨·融合——辽河流域博物馆馆藏精品荟萃》展集辽河流域21家博物馆的450余件套高等级文物，讲述一条大河的万千人文气象，《人间烟火抚凡心——沈阳博物馆藏明清民窑青花瓷展》通过240余件套瓷器，将人间烟火气体现得淋漓尽致。
博物馆还设有数字化厅、家庭教育中心、文创店等特色服务设施，以及其他设施还设有数字化厅、家庭教育中心、文创店等特色服务设施。