Créé en 1988 à l'initiative des préhistoriens travaillant sur le territoire en vue de rassembler les collections, jusqu'alors éparses, issues de plus d'un siècle de recherches sur le département de l'Ardèche. Conservatoire de la mémoire de la préhistoire de l'Ardèche et du nord du Gard, le musée devient, en 2005, dépôt de fouille départemental. Anciennement intitulé « Le musée régional de préhistoire », l'établissement est entièrement rénové en 2014 et appelé « La Cité de la Préhistoire ». Il fait partie intégrante du Grand Site de France de l'Aven d'Orgnac qui regroupe une grotte naturelle, 390 ha de surface classée avec notamment deux sites archéologiques majeurs : Orgnac 3 et Baume de Ronze. Il se situe à proximité des gorges de l'Ardèche.
— Atout
Le propos du musée est résolument accessible à un large public familial tout en se basant sur un discours scientifique actualisé (88 chercheurs consultés pour la validation des contenus). La présentation associe un propos généraliste sur la préhistoire depuis 350.000 ans jusqu'à - 600 ans, à des focus qui valorisent le patrimoine ardéchois et gardois, notamment le patrimoine dolménique. Plusieurs niveaux de lecture sont présentés, avec notamment des animaux grandeur nature, des tables tactiles, des maquettes et des stands de manipulation. Des animations sont proposées gratuitement pendant les vacances scolaires.