Старооскольский художественный музей расположен на месте родового дома почётного гражданина города Старый Оскол, городского головы, представителя купеческого сословия — Иллариона Илларионовича Симонова, который жил здесь в конце ХIХ в. При его поддержке в городе были построены: богадельня, пять домов в приходе Ахтырской церкви (ныне утрачена). За свою деятельность он пользовался большим уважением среди горожан, его считали не просто городским головой, но и меценатом.
В доме Симонова в 1889 г. впервые были смонтированы первый телефон и телефонная станция города, а затем в 1906 г. — телеграф. По одним источникам, этот дом был разрушен во время Великой Отечественной войны, по другим — снесён и отстроен заново в годы первых послевоенных пятилеток.
Так на улице Ленина в 1951 году появился небольшой двухэтажный особняк, построенный в классическом стиле с двумя круглыми, рельефными, концентрическими медальонами на фасаде. Главный фасад дома был украшен рустованными лопатками и двумя порталами, со стороны улицы оформленными полукруглыми арками. В этом характерном для исторического центра Старого Оскола здании, изначально построенном для работников механического завода, жила семья директора механического завода Филиппа Тихоновича Ефимова. С большой любовью хозяин обустраивал внутренний дворик. Специально для сада были привезены саженцы абрикоса и сирени. В тени яблони, посаженой Ефимовым, и сегодня отдыхают посетители музея.
В конце 1980-х здание передают художественному музею. Его интерьеры полностью перестраивают. От первоначальной планировки остаются только несущие стены. Два арочных портала становятся одноэтажными тамбурами. На первом этаже располагаются администрация и хранилища, на втором — выставочные залы.
Старооскольский художественный музей был торжественно открыт 28 июня 1988 года, в день открытия XIX всесоюзной конференции Коммунистической партии Советского Союза в Москве. В 1992 году, когда музей работал уже несколько лет, решением малого совета Белгородского областного Совета народных депутатов был утверждён дополнительный список охраняемых памятников истории и культуры. В этот список было включено здание по ул. Ленина, 57, как образец жилой застройки города 1950-х годов. Решением совета было рекомендовано определить правила охраны и использования данного памятника истории и культуры и установить охранную доску установленного образца.
С 1989 г. первым заведующим Старооскольского художественного музея, изначально — филиала Государственного Белгородского художественного музея, был Александр Федорович Йост. Комплектованием и описанием коллекции занимался старший научный сотрудник и искусствовед Валерий Иванович Черкашин. В 1995 г. художественный музей становится филиалом Старооскольского краеведческого музея, а должность заведующего переходит к Зое Александровне Ртищевой. С 1998 года по настоящее время музеем руководит Елена Михайловна Маркова. Под ее управлением музей выходит на новый этап своего развития и в 2001 году становится самостоятельным учреждением культуры. Новая жизнь музея связана с началом организации межрегиональной выставочной деятельности с художниками из Москвы, Санкт — Петербурга, Курска, Воронежа, Белгорода и других городов.
Структура собрания художественного музея состоит из четырёх основных отделов: живопись, графика, декоративно-прикладное искусство и скульптура. Произведения позволяют проследить процессы развития советского и постсоветского искусства и хронологически охватывают период с 1940-х гг. по настоящее время.
Формирование живописной и графической коллекций началось с работ, переданных музею Художественным фондом РСФСР, Московским комбинатом живописного искусства и Белгородским фондом культуры. В дальнейшем коллекция пополнялась картинами современных авторов Черноземья. В 2002 году Российский фонд изобразительного искусства Москвы пополнил фонд Старооскольского художественного музея живописными и графическими произведениями художников стран СНГ.
Музейная коллекция гордится произведениями Народных художников РСФСР: Н. Я. Бута, К. М. Максимова, А. И. Курнакова, А. П. Мамонтова; заслуженных художников РСФСР: М. А. Маторина, В. В. Пименова, В. И. Рейхета; лауреатов государственных премий СССР: М. А. Суздальцева, А. И. Курнакова, С. С. Косенкова. Достойное место в отделе современного искусства занимает творчество старооскольских художников: И. Н. Хегая, П. С. Шляпникова, В. В. Голышева, Ю. И. Болотова, Е. М. Марковой.
Работа над формированием коллекции Старооскольского художественного музея продолжается.