徐州博物馆始建于1959年4月，1960年8月正式开馆，现加挂徐州市文物考古研究所、徐州汉画像石艺术馆牌子，同时代管尉天池书法馆、赵绪成艺术馆，已建成国家一级博物馆、全国文明单位、全国优秀人文社科普及基地、全国中小学生研学实践教育基地、国家AAAA级旅游景区、江苏省及徐州市爱国主义教育基地，是徐州市发掘、保护、陈列、收藏和研究历史文物的综合性博物。现占地面积6万平方米，其中建筑面积近2.7万平方米，陈列面积1.2万平方米。徐州博物馆主馆历经2010年改扩建工程、2018年展陈提升改造工程，已建成由西汉采石场遗址、土山东汉彭城王墓、清乾隆行宫和陈列楼四部分组成，集古遗址、古墓葬、古建筑于一体，国保、省保、市保单位于一身，以汉文化为鲜明特色的地方博物馆。
徐州博物馆馆藏文物丰富，藏品体系完整，凸显徐州独特的历史文化底蕴，不仅代表本地区的艺术水准，更有不少还代表国内的最高水平。主要有陶瓷器、陶俑、玉石器、金银器、铜铁器、玺印、书画、杂项等门类。馆藏文物自新石器时代至明清及当代艺术品，内涵丰富。其中以新石器时代、汉代和明代文物最为丰富突出。又尤以汉代文物最具特色，形成完整陈列体系。馆藏文物主体除书画外，绝大多数为古遗址或古墓葬科学发掘出土，时代明确，来源清楚。
徐州博物馆主馆基本陈列包括“古彭千秋”“大汉气象”“天工汉玉”“汉家烟火”“俑秀凝华”“金戈铁马”“邓永清收藏书画展”七大展览，展出各类文物珍品五千余件，全面展示了徐州丰富璀璨的历史文化和厚重的地域文明。西汉采石场遗址展示了部分采石坑；土山东汉彭城王墓内展示了考古发掘现场和彭城王墓出土文物，其中土山二号墓考古发掘荣获“2020年度全国十大考古新发现”；乾隆行宫及碑园陈列着“乾隆与徐州史料展”、历代碑刻等。
徐州汉画像石艺术馆基本陈列为“大汉王朝——石上史诗” 陈列于南馆，展出画像石精品400余块；“汉石遗珍”陈列于北馆，展出自清末到1989年之间发掘和发现的画像石精品167块，分别陈列在七个展室和206米的展廊上。临时展厅现为我国著名山水画大师程大利先生艺术馆，展出程大利先生近年来精品力作40余幅。南、北馆的陈列全面、立体地反映了徐州汉画像石艺术馆在文物收藏、科学研究及陈列艺术方面的成果，使观众能够较全面地了解徐州汉画像石和汉代徐州人的生活面貌。
作为文化交流的重要窗口，徐州博物馆大力实施“走出去”战略，近年来，以“谱汉风新韵，讲徐州故事”为主题，不断在国内举办巡回展览，并先后在美国、澳大利亚、奥地利、英国、德国等国家举办汉代文物精品展，进一步提升了徐州汉文化的国际知名度和影响力。
