Ιδρύθηκε το 1998, με την ονομασία Μουσείο Αθλητισμού – αποτελώντας το μοναδικό μουσείο στο είδος του στην Ελλάδα μετά από πρωτοβουλία και συνεργασία του Υπουργείου Πολιτισμού, της Ειδικής Γραμματείας Αθλητισμού Μακεδονίας-Θράκης και τη συμμετοχή εκπροσώπων Αθλητικών Ομοσπονδιών και Ενώσεων της τοπικής αυτοδιοίκησης.
Σκοπός του Μουσείου, είναι η συλλογή, διατήρηση, καταγραφή και τεκμηρίωση της ιστορίας του αθλητισμού καθώς και η προαγωγή του αθλητισμού σε άτομα όλων των ηλικιών. Αρχικά, το Μουσείο Αθλητισμού στεγάστηκε σε χώρο επιφάνειας 300μ2 στο κέντρο της πόλης, που παραχωρήθηκε από τον ΟΣΕ και στέγασε τις εκθεσιακές δραστηριότητες των πρώτων ετών λειτουργίας του μουσείου.
Κατά το 2004, έτος διεξαγωγής των Ολυμπιακών Αγώνων στην Αθήνα, το μουσείο μεταφέρθηκε σε νέο κτίριο κοντά στο Καυτανζόγλειο Στάδιο, στην ευρύτερη περιοχή του Αριστοτέλειου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης. Το νέο, σύγχρονο και μοντέρνο κτίριο, επιφάνειας 4500 τ.μ. εγκαινιάστηκε το ίδιο έτος από τον Πρόεδρο της Διεθνούς Ολυμπιακής Επιτροπής, Ζακ Ρογκ.
Στις 30 Ιανουαρίου 2008 η Διεθνής Ολυμπιακή Επιτροπή, μετά από σχετική εισήγηση της Ελληνικής Ολυμπιακής Επιτροπής αναγνωρίζοντας την προσφορά του Μουσείου Αθλητισμού στον αθλητικό και πολιτιστικό χώρο, το μετονόμασε σε Ολυμπιακό Μουσείο Θεσσαλονίκης. Το Ολυμπιακό Μουσείο Θεσσαλονίκης είναι μέλος της ISHA (Διεθνής Ένωση Αθλητικής Κληρονομιάς), του ICOM (Διεθνές Συμβούλιο Μουσείων) και του Δικτύου Ολυμπιακών Μουσείων ενώ συνεργάζεται με διάφορους ευρωπαϊκούς φορείς αθλητικής και πολιτιστικής κληρονομιας.
Το Ολυμπιακό Μουσείο αποτελείται από τέσσερις αίθουσες εκθέσεων. Στην πρώτη αίθουσα βρίσκεται η μόνιμη έκθεση που είναι αφιερωμένη στους Ολυμπιακούς Αγώνες με τίτλο ‘’Ανάδειξη της Αθλητικής Ιστορίας και του Ολυμπιακού Πνεύματος’’, στη δεύτερη αίθουσα η μόνιμη διαδραστική έκθεση μηχανημάτων με τίτλο ‘’Επιστήμη των Αθλημάτων’’, στην τρίτη αίθουσα μόνιμος εκθεσιακός χώρος με παράλληλη εκθεσιακή δράση και προσομοίωση γηπέδου στίβου και στην τέταρτη εκθεσιακός χώρος περιοδικών εκθέσεων. Όλοι οι εκθεσιακοί χώροι, περιλαμβάνουν ειδικούς χώρους φιλοξενίας εκπαιδευτικών δράσεων και χώρους εκπαιδευτικών εργαστηρίων. Το μουσείο διαθέτει επίσης αμφιθέατρο 300 ατόμων, δύο αίθουσες πολλαπλών χρήσεων, πωλητήριο και ένα μεγάλο χώρο υποδοχής κοινού, που μπορεί να φιλοξενήσει περιοδικές εκθέσεις μικρής έκτασης αλλά και εκδηλώσεις γενικού ενδιαφέροντος.
Η έκθεση αποτελείται από ιστορικά αρχεία και αντικείμενα όλων των σύγχρονων Ολυμπιακών Αγώνων, αντικείμενα Ελλήνων Ολυμπιονικών, μετάλλια, δάδες, ενθυμήματα από τις ολυμπιακές διοργανώσεις και εξοπλισμό των αθλημάτων. Νέα αποστολή του Μουσείου αποτελεί όχι μόνο η καταγραφή και ανάδειξη της αθλητικής κληρονομιάς, αλλά επίσης, η διαφύλαξη και προβολή της ολυμπιακής ιστορίας της χώρας και η ανάδειξη του ολυμπιακού ιδεώδους. Στην επίσημη ιστοσελίδα του μουσείου φιλοξενούνται οι δύο ψηφιακές διαδραστικές εκθέσεις με θέματα τους Παραολυμπιακούς Αγώνες και τα Μετάλλια και τις Δάδες. Παράλληλα το μουσείο πραγματοποιεί εξωστρεφείς δράσεις, εκδίδει εφημερίδα ενώ στην εκδοτική του δραστηριότητα εντάσσονται οι ειδικοί κατάλογοι των εκθέσεών του όπως και τα πρακτικά των διαφόρων συνεδρίων που κατά καιρούς οργανώνει.
