Bảo tàng Đại tướng Nguyễn Chí Thanh được UBND thành phố Hà Nội thành lập ngày 30/12/2020 theo Quyết định số 5764/QĐ – UBND và theo nguyện vọng của các thành viên gia đình Đại tướng. Ngay sau khi có quyết định thành lập, gia đình Đại tướng Nguyễn Chí Thanh đã triển khai xây dựng đề cương chính trị, đề cương trưng bày, thiết kế mỹ thuật trưng bày, đồng thời xin cấp phép và triển khai xây dựng công trình nhà trưng bày Bảo tàng tại số 81 Tân Nhuệ, phường Thụy Phương, quận Bắc Từ Liêm, Hà Nội.
Thiết kế kiến trúc tòa nhà bảo tàng được lấy theo nguyên mẫu ngôi nhà số 34 Lý Nam Đế, phường Cửa Đông, quận Hoàn Kiếm, Hà Nội từ những ký ức của các thành viên gia đình Đại tướng với nhiều kỷ niệm sâu sắc mà ông và gia đình đã ở từ năm 1958 – 1986.
Tại ngôi nhà số 34 Lý Nam Đế, gia đình Đại tướng Nguyễn Chí Thanh đã nhiều lần được đón Chủ tịch Hồ Chí Minh đến thăm. Đặc biệt tại đây đã diễn ra cuộc họp Bộ Chính trị ngày 6/8/1964 để bàn về sự nghiệp đấu tranh giải phóng miền Nam, thống nhất đất nước.
Hệ thống trưng bày của Bảo tàng gồm 8 chủ đề chính: Quê hương – Cách mạng miền Trung; Việt Bắc; Xây dựng Quân đội; Xây dựng hòa bình ở miền Bắc; Cách mạng miền Nam; Ngày 06/07; Tấm lòng những người ở lại; Gia đình – hành trình tiếp nối; ngoài ra còn có các tiểu đề về Bình Trị Thiên khói lửa, Nông nghiệp, Đối ngoại, Văn hóa văn nghệ, Thể thao, Ông tướng du kích…
Hệ thống trưng bày giới thiệu hơn 300 ảnh, 220 hiện vật, hơn 150 tài liệu giấy, 23 pho tượng đồng gắn với những dấu mốc quan trọng trong quá trình hoạt động Cách mạng của Đại tướng Nguyễn Chí Thanh; 2 không gian tái hiện là phòng làm việc trước đây của Đại tướng ở căn nhà 34 Lý Nam Đế và lán làm việc tại Trung ương Cục miền Nam; trên 100 đầu sách do Đại tướng viết và các tác giả viết về Đại tướng; hệ thống phim tài liệu về thân thế, cuộc đời và sự nghiệp của Đại tướng Nguyễn Chí Thanh.
Trong quá trình tiếp tục hoàn thiện, bảo tàng tiến hành mở cửa đón khách tham quan thử nghiệm, đóng góp ý kiến, từ thứ 3 đến Chủ nhật hàng tuần vào các khung giờ từ 8h30 – 11h30 và 14h – 17h.
Tại tỉnh Thừa Thiên Huế, quê hương của Đại tướng Nguyễn Chí Thanh, Bảo tàng Đại tướng Nguyễn Chí Thanh có địa chỉ tại số 144, Đặng Thái Thân, thành phố Huế, đã chính thức mở cửa đón khách tham quan từ ngày 6/7/2022.
Tại Hà Nội, Bảo tàng Đại tướng Nguyễn Chí Thanh dự kiến được chính thức khánh thành vào dịp kỷ niệm 110 năm ngày sinh của Đại tướng Nguyễn Chí Thanh (1/1/1914 – 1/1/2024).
