Основателем музея является Михаил Алексеевич Радищев, правнук писателя А.Н. Радищева, служивший в должности городского судьи. Собранные им коллекции холодного и огнестрельного оружия, нумизматическая, этнографическая, орнитологическая уже в конце XIX века составили частное музейное собрание, которое в 1919 году получило статус Хвалынского естественноисторического музея.
Музей располагается в самом центре города в двух зданиях. Отдел истории музея расположен в старинном двухэтажном помещичьем особняке постройки начала XIX века, хозяином которого был М.А.Радищев. Именно в этом особняке в конце XIX века им был открыт первый в Хвалынске публичный музей.
В настоящее время на втором этаже особняка, куда ведет парадная лестница от входной двери, устроены мемориальные помещения – буфетная и рабочий кабинет хозяина, в которых воссоздана обстановка прошлого. В остальных залах размещены экспозиции купеческого быта, а также часть коллекций икон, как писанных, так и меднолитых, старопечатных и рукописных книг, церковной утвари из Черемшанских старообрядческих монастырей, находившихся вблизи Хвалынска. Эти монастыри еще в начале XX века являлись последним оплотом старой веры в Поволжье. Необходимо отметить, что лепнина потолков, двери и дверные проемы, наличники и лестницы сохранились в первозданном виде. Все это, наряду с удачно подобранным окрасом стен, создает ощущение подлинности.
Первый этаж особняка вмещает экспозиции об истории Хвалынска. Археологическая коллекция позволяет проследить весь антропогенный разрез от палеолита до средних веков. Здесь можно увидеть такие раритеты как предметы из Старо-Яблонского энеолитического могильника, черепную крышку человека неандерталоидного вида, в то время 7-я подобная находка в мире. О существовании местной металлообработки в середине 2-го тысячелетия свидетельствует уникальный клад бронзовых изделий из с.Сосновая Маза близ Хвалынска, большая часть которого передана М.А.Радищевым в Государственный исторический музей, где экспонируется и поныне.
Последовательно представлены в экспозиции все эпохи и культуры вплоть до поздних кочевников, включая эпоху Золотой Орды.
Хвалынск был основан как сторожевой пост на острове Сосновый, откуда и получил свое первое название. В 1685 году село перенесено на правый горный берег. Рыболовные снасти, орудия хлебопашества первых поселенцев и чугунное било, извещавшее жителей крепости-городка об опасности, судовые пушки, кремневые пистолеты и английского образца мушкет дают представление о жизни и занятиях людей, некогда живших здесь.
В 1780 году Екатерина II преобразовывает село в уездный город Хвалынск, вероятно, по названию кочевых племен хвалисов, некогда обитавших на берегах Каспийского – Хвалынского моря.
Историю заселения края и его разнообразный этнический состав иллюстрирует этнографическая коллекция, в которой присутствует: мордовский и чувашский праздничные костюмы, головные уборы, татарские украшения. Отдельной экспозицией показан быт хвалынчан на рубеже ХIХ-ХХ веков. Историю Черемшанских старообрядческих монастырей отражает экспозиция, в которой уникальные старообрядческие реликвии: Царские врата Успенского храма Черемшанского мужского монастыря, храмовые иконы, личные вещи настоятелей обителей, медное литье и церковные книги ХVIII- ХIХ веков.
Отдел природы размещается в здании, построенном в 1977 году при содействии М.А. Суслова, уроженца Хвалынского уезда видного политического деятеля советской эпохи. В интерьере здание облицовано известняком и доломитом, привезенными из Заволжья, Березовский карьер Пугачевского района. При разработке карьера было обнаружено единичное крупное гнездо мраморного оникса. Весь выбранный камень использовали на оформление интерьера Хвалынского музея. Порода мономинеральная, состоит из арагонита. Выполненные из него мозаики мы видим на настенных панно, в центре которых искусно изображены известные советские деятели, В.И. Ленин, Л.И. Брежнев. Ведь первоначально в новом здании размещалась экспозиция истории советского периода.
Украшением отдела является орнитологическая коллекция М.А. Радищева, составляющая около 250 единиц. Михаил Алексеевич хорошо знал природу родного края, и будучи заядлым охотником, сам добывал птиц для своей коллекции, отправляя их затем в Москву, в таксидермическую мастерскую Ф.К. Лоренца. Современники называли Лоренца «Страдивариус таксидермии», подчеркивая этим его мастерство. Большую часть орнитологической коллекции составляют представители местной фауны Хвалынского уезда рубежа XIX-XX веков, в том числе хищные, водоплавающие, перелетные птицы. Удивительно, как хорошо сохранились птицы, ведь возраст их более ста лет.
Экспозиция отдела природы построена по диорамному принципу.
В диорамах мы видим наиболее характерные узнаваемые ландшафты района с его уникальными меловыми горами и разнообразными лесными массивами: сосновыми борами, березовыми рощами и прочими лиственными лесами, а также разнотравно — типчаково-злаковыми степными пространствами, преобладающими в южной части района. Именно в музее можно увидеть представителей фауны и флоры, населяющих лесостепную зону Приволжья и составляющих музейную коллекцию уже более 100 лет.
В больших диорамах представлена природа Хвалынского района во все времена года: «Осень», «Весна», «Зима», «Лето на р. Терешке». Различные природные зоны края можно увидеть в диорамах «Сосновый бор», «Меловые холмы», «Водохранилище. Новая Волга», «Сосновый остров. Старая Волга».
Древняя история края отражена в богатой коллекции костяков животных, обитавших здесь в четвертичный период. Большинство костных останков было найдено на острове Хорошевском, вблизи Хвалынска. В диорамах и витринах выставлены: скелет мамонта, череп шерстистого носорога, череп бизона, верблюда и исполинского оленя.
О геологической истории Хвалынского края дает представление экспозиция образцов осадочных пород, слагающих разрез, и обширная палеонтологическая коллекция.
В отделе природы также действуют временные выставки:
Частная коллекция В.Уланова, представленная на выставке «Пейте чай, мой друг, старинный, забывая бег минут», — старинные предметы, используемые для приготовления и подачи кофе и чая. Каждый предмет имеет свою историю. Бульотка, в переводе с французского «кипящий», использовалась в качестве самовара в Европе, а также в начале XIX века и в России. Изготовленные из разных материалов – серебра, красной меди, латуни, слоновой кости, экспонаты из коллекции В. Уланова, рассказывают свою, особенную историю чаепития.
