พิพิธภัณฑ์เมืองอุดรธานี จัดตั้งขึ้นใน อาคารราชินูทิศ อาคารเก่าแก่สร้างขึ้นในสมัยรัชกาลที่ 6 ตั้งอยู่ริมถนนโพศรี ใกล้วัดโพธิสมภรณ์ อาคารสร้างขึ้นเมื่อ พ.ศ. 2463 โดยดำริของ พระยาศรีสุริยราชวรรานุวัตร สมุหเทศาภิบาลสำเร็จราชการมณฑลอุดร ร่วมกับคุณหญิง ข้าราชการ พ่อค้า และประชาชนในจังหวัด เพื่อใช้เป็นอาคารเรียนสำหรับ โรงเรียนนารีอุปถัมภ์ และสร้างเสร็จเมื่อ พ.ศ. 2468

ต่อมาพระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัวโปรดเกล้าฯ พระราชทานนามโรงเรียนใหม่ว่า “ราชินูทิศ” อาคารหลังนี้จึงมีชื่อเรียกสืบมา อาคารราชินูทิศเคยใช้เป็นอาคารสำนักส่งเสริมวัฒนธรรมหญิง พ.ศ. 2473, สำนักโครงการพัฒนาการศึกษาส่วนภูมิภาค พ.ศ. 2503, และสำนักงานศึกษาธิการเขต เขตการศึกษา 9 พร้อมสำนักงานวัฒนธรรมจังหวัดอุดรธานี พ.ศ. 2516 ก่อนที่จะมอบหมายให้เทศบาลนครอุดรธานีดูแลรักษาในปี พ.ศ. 2547

อาคารราชินูทิศเป็น อาคาร 2 ชั้น ก่ออิฐถือปูน รูปทรงแบบตะวันตก หลังคาทรงปั้นหยา มีหน้าต่างโค้ง และมุขยื่นด้านหน้าซุ้มประตู ปัจจุบันปรับปรุงเป็นพิพิธภัณฑ์เมืองอุดรธานี จัดแสดงเรื่องราวเกี่ยวกับจังหวัดอุดรธานี ตั้งแต่ประวัติศาสตร์ โบราณคดี ธรรมชาติวิทยา ธรณีวิทยา ประวัติศาสตร์ท้องถิ่น ศิลปวัฒนธรรม และพระประวัติพร้อมพระเกียรติคุณของ กรมหลวงประจักษ์ศิลปาคม ผู้ก่อตั้งเมือง

พิพิธภัณฑ์มี 2 ชั้น ชั้นละ 6 ห้อง ดังนี้:

ชั้นล่าง

• ห้องประชาสัมพันธ์และบริการ
  เจ้าหน้าที่ทั้งหญิงและชาย คอยต้อนรับและแนะนำให้นักท่องเที่ยวรู้จักแต่ละส่วนของพิพิธภัณฑ์ พร้อมอธิบายอย่างละเอียดด้วยความตั้งใจ

• ห้องธรรมชาติวิทยาและธรณีวิทยา
  แสดงสภาพดิน หิน น้ำ แร่ธาตุ ป่าไม้ และทรัพยากรธรรมชาติสำคัญ ตลอดจนซากดึกดำบรรพ์ที่ค้นพบในจังหวัดอุดรธานี

• ห้องประวัติศาสตร์และโบราณคดี
  แสดงแหล่งอารยธรรมสำคัญตั้งแต่ยุคก่อนประวัติศาสตร์ เช่น บ้านเชียง พบซากโครงกระดูกมนุษย์โบราณ ภาชนะดินเผา เครื่องประดับสัมฤทธิ์ และเครื่องใช้ในการทำมาหากิน

• ยุคประวัติศาสตร์: อุทยานประวัติศาสตร์ภูพระบาท พบร่องรอยวิถีชีวิตโบราณ เช่น ภาพเขียนสีตามผนังถ้ำ หลักเสมาใหญ่ และการแกะสลักพระพุทธรูปบนหิน

• ยุคต่อมา: พบหินแกะสลักและพระพุทธรูปบุทอง-เงินในเจดีย์เก่า ตามวัดต่าง ๆ หลายอำเภอ

• ห้องมานุษยวิทยาและชาติพันธุ์
  แสดงวิถีชีวิตความเป็นอยู่ของประชาชนในจังหวัดอุดรธานี ตั้งแต่อดีตถึงปัจจุบัน รวมถึงเครื่องใช้ในครัวเรือน ภาชนะดินเผา ไม้ไผ่ในการจับปลาและล่าสัตว์ รวมถึงการแต่งกายแบบไทยอีสาน ภูไท ไทพวน จีน และญวณ

• ห้องประวัติศาสตร์และการพัฒนาเมือง
  แสดงภาพถ่ายโบราณและภาพวาดของ พลตรี พระเจ้าบรมวงศ์เธอ กรมหลวงประจักษ์ศิลปาคม ผู้ก่อตั้งเมืองอุดรธานี ณ บ้านเดื่อหมากแข้ง ซึ่งเป็นชุมชนเล็กที่อุดมสมบูรณ์ สามารถพัฒนาเป็นเมืองขนาดใหญ่ได้

• ห้องศิลปวัฒนธรรมร่วมสมัย
  แสดงศิลปวัฒนธรรมของชาวอุดรธานี เช่น การทอเสื่อกก การสร้างเฮือนอีสาน และงานฝีมืออื่น ๆ

ชั้นบน

• ห้องพระประวัติ พลตรี พระเจ้าบรมวงศ์เธอ กรมหลวงประจักษ์ศิลปาคม
  จัดแสดงพระประวัติ พระกรณียกิจ และของใช้ส่วนพระองค์

• ห้องราชสกุลทองใหญ่

• ห้องภาพถ่ายโบราณของพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว และสมเด็จพระนางเจ้าพระบรมราชินีนาถ

• ห้องพระอริยสงฆ์และเกจิอาจารย์ของจังหวัดอุดรธานี
  ให้ข้อมูลชีวประวัติและเกียรติคุณของพระอริยสงฆ์สายพระกรรมฐานในจังหวัด

• รถยนต์ส่วนตัว: สามารถขับไปยังถนนโพศรี อาคารพิพิธภัณฑ์ใกล้สำนักงานที่ดินจังหวัดอุดรธานี และจอดรถในพื้นที่จัดไว้

• รถสาธารณะ: ใช้บริการรถรับจ้างในตัวเมือง เนื่องจากตั้งอยู่ในทำเลที่สะดวกใกล้แหล่งท่องเที่ยวหลัก

• ควรเผื่อเวลาอย่างน้อย 2-3 ชั่วโมงในการเข้าชมแต่ละห้อง

• อาคารราชินูทิศมีสถาปัตยกรรมสวยงาม เป็นจุดถ่ายภาพที่น่าสนใจทั้งภายในและภายนอก