位于县城迎春南路，1983年7月兴建。榆社是闻名中外的“化石之乡”，境内蕴藏着大量的古脊椎动物化石，以丰富的新第三纪哺乳动物化石而闻名于世，其数量多，种类全，地层连续时间长，为世界之最，故有“哺乳动物化石宝库”的美称，已成为研究新生代地理环境、气候变化和生物进化的重要基地。1961年3月18日被国务院确定为“古脊椎动物化石重点保护区”。

　　2006年县委、县政府对博物馆进行了改扩建，新建后的博物馆占地面积4100平方米，建筑面积1760平方米，展厅面积1280平方米，库房面积300平方米。馆藏化石1000余件，是研究700万年至100万年前榆社盆地古地理、古气候及生物进化的实物资料，具有很高的科研价值和观赏价值，馆内有基本陈列“古脊椎动物化石展”。此外，该馆还收藏有近年来考古发掘出土的大量珍贵文物，尤以唐代前后的佛教造像最为突出。

　　博物馆分设办公室、财务科、保卫科、群工部等机构。2005年被山西省委、省政府公布为省级爱国主义教育基地。