ในปี พ.ศ.๒๕๓๗ จังหวัดชุมพรได้มอบที่ดิน ๗ ไร่ บริเวณเขาสามแก้ว ตำบลนาชะอัง อำเภอเมืองชุมพร ให้แก่กรมศิลปากร เพื่อใช้ในการก่อตั้งพิพิธภัณฑสถานแห่งชาติชุมพร อธิบดีกรมศิลปากรในสมัยนั้น (นายสมคิด โชติกวณิชย์) จึงได้ดำเนินการโดยกำหนดก่อตั้งพิพิธภัณฑสถานแห่งชาติ ชุมพร ในโครงการจัดตั้งพิพิธภัณฑสถานแห่งชาติประจำเมืองตามมติของคณะรัฐมนตรี

ส่วนรูปแบบและเทคนิควิธีของการนำเสนอนิทรรศการนั้น ได้ใช้สื่อผสมของเทคโนโลยีสมัยใหม่โดยมุ่งหวังให้ผู้เข้าชมได้เข้าใจอย่างลึกซึ้งสามารถสร้างจินตนาการให้สอดคล้องใกล้เคียงเนื้อเรื่องที่นำมาแสดงไว้ได้อย่างสมบูรณ์การดำเนินการจัดแสดงนิทรรศการถาวรพร้อมติดตั้งระบบสาธารณูปโภคต่างๆ ระบบปรับอากาศและการปรับปรุงภูมิทัศน์รอบอาคารเริ่มในช่วงปีงบประมาณพ.ศ.๒๕๓๙-๒๕๔๐ โดยได้รับงบประมาณดำเนินการ รวมเป็นเงินทั้งสิ้น ๒๘,๕๙๖,๐๐๐ บาท รวมงบประมาณในการดำเนินงาน ทั้งสิ้น ๕๔,๕๙๖,๐๐๐ บาท

เมื่อโครงการได้ดำเนินการแล้วเสร็จกรมศิลปากรจึงได้กราบบังคมทูลเชิญสมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯสยามบรมราชกุมารีเสด็จพระราชดำเนินเป็นประธานในพิธีเปิดเมื่อวันที่ ๓๐ เมษายน พ.ศ.๒๕๔๒