นับตั้งแต่ปี พุทธศักราช 2517 เป็นต้นมา กรมศิลปากรเริ่มต้นงานโบราณคดีใต้น้ำในประเทศไทยโดยมีวัตถุประสงค์เพื่อการศึกษาวัฒนธรรมของคนที่เกี่ยวข้องกับน้ำ มุ่งเน้นเรื่องความเป็นมาของการคมนาคมทางน้ำ การติดต่อค้าขาย และความสัมพันธ์ระหว่างเมืองท่าต่างๆในอดีตเชื่อมโยงมาถึงปัจจุบัน ในปี พุทธศักราช 2533 กรมศิลปากรได้จัดตั้งฐานปฏิบัติการโบราณคดีใต้น้ำขึ้น ณ ท่าแฉลบ และศูนย์การอนุรักษ์โบราณวัตถุใต้ทะเล ณ ค่ายเนินวง ตำบลบางกะจะ อำเภอเมือง จังหวัดจันทบุรี การสำรวจขุดค้นทางโบราณคดีใต้น้ำได้ขยายขีดความสามารถเพิ่มขึ้น จำนวนโบราณวัตถุจากซากเรือจมใต้ทะเลที่พบก็เพิ่มมากขึ้นด้วยเป็นลำดับ กอปรกับในปี พุทธศักราช 2535 กองทัพเรือได้ตรวจและยึดโบราณวัตถุ จากนักล่าสมบัติต่างชาติ ที่เข้ามาลักลอบค้นหาโบราณวัตถุครั้งใหญ่ในทะเลเขตเศรษฐกิจจำเพาะของไทย และส่งมอบให้กับกรมศิลปากรเก็บรักษา ทำให้จำนวนโบราณวัตถุมีมากกว่าสองหมื่นชิ้น ซึ่งส่วนใหญ่เก็บรักษาไว้ ณ สำนักงานโบราณคดีใต้น้ำ ค่ายเนินวง จังหวัดจันทบุรี
ด้วยเหตุนี้ กรมศิลปากร จึงมีนโยบายเร่งด่วนในการจัดสร้าง พิพิธภัณฑสถานแห่งชาติ พาณิชย์นาวี เพื่อเป็นสถานที่รวบรวมและเผยแพร่ความรู้เกี่ยวกับงานโบราณคดีใต้น้ำ และประวัติศาสตร์การพาณิชย์นาวีของไทย เมื่อปี พุทธศักราช 2537 ณ ค่ายเนินวง ตำบลบางกะจะ อำเภอเมือง จังหวัดจันทบุรี และในปีเดียวกันนี้ คณะรัฐมนตรีได้อนุมัติโครงการจัดตั้งพิพิธภัณฑสถานแห่งชาติประจำจังหวัด เพื่อเป็นสถานที่ศึกษาประวัติความเป็นมาของสังคม เศรษฐกิจ ธรรมชาติวิทยา ชาติพันธุ์วิทยา วิถีชีวิต และวัฒนธรรมของท้องถิ่น กรมศิลปากรจึงจัดตั้งพิพิธภัณฑสถานแห่งชาติประจำจังหวัดจันทบุรีขึ้นโดยผนวกโครงการดังกล่าวเป็นส่วนหนึ่งของพิพิธภัณฑสถานแห่งชาติ พาณิชย์นาวี และได้รับพระมหากรุณาธิคุณจากสมเด็จพระเจ้าพี่นางเธอเจ้าฟ้ากัลยานิวัฒนา กรมหลวงนราธิวาสราชนครินทร์ เสด็จมาทรงวางศิลาฤกษ์ อาคารพิพิธภัณฑสถานแห่งชาติพาณิชย์นาวี จันทบุรี เมื่อวันที่ 15 มิถุนายน พุทธศักราช 2537 และเสด็จมาอีกครั้ง เพื่อทรงเป็นองค์ประธานในพิธีเปิดพิพิธภัณฑสถานแห่งชาติ พาณิชย์นาวี จันทบุรี เมื่อวันอังคารที่ 9 มกราคม พุทธศักราช2544
พิพิธภัณฑสถานแห่งชาติ พาณิชย์นาวี เป็นอาคารแฝด 2 ชั้น พื้นที่ภายในรวม 3,500 ตารางเมตร ตั้งอยู่ในบริเวณโบราณสถานค่ายเนินวง ซึ่งเป็นป้อมค่ายโบราณที่สร้างขึ้นเพื่อรับศึกญวนในสมัยรัชกาลที่ 3
