在2008年50周年校慶之際，中國科大新建校史館。全國人大常委會副委員長、中國科學院院長路甬祥，全國政協副主席王志珍，原全國人大常委會副委員長彭珮雲等為中國科大校史館開館揭幕。開館以來，校史館接待了多位黨和國家領導人，中國科學院及國家各部委、各省市、各高等院校領導與黨政、科研人員，廣大校友及社會各界參觀者；還接待了多位外國政要與多所世界著名大學與科研院所的來賓。2009年9月，在北京展覽館展出的「輝煌六十年——中華人民共和國成立60周年成就展」中，中國科大校史館收藏的「兩彈一星功勳獎章」被選為展品陳列。
作為中國科大對外展示的一個形象窗口，校史館每年接待各界各類參觀者數百批次，愈萬人。除日常接待領導、嘉賓、學者之外，校史館在學校科研部組織的「科技活動周」、教務處組織的「青少年高校科學營」、研究生院組織的「優秀大學生夏令營」、校友會組織的「校友值年返校」等活動中，也都發揮著重要作用。
校史館工作人員13名，其中專職人員1名。校史館每年從一、二年級本科生、研究生中新招中、英文講解員20名左右，並組織數次培訓，使之勝任講解工作。
2008年9月20日，全國人大常委會副委員長、中國科學院院長路甬祥，全國政協副主席王志珍，原全國人大常委會副委員長彭珮雲等為中國科大校史館開館揭幕
2008年9月27日，中共中央政治局委員、國務委員劉延東在中國科學院副院長白春禮等人陪同下參觀中國科大校史館
2008年10月30日，烏拉圭廣泛陣線全國領導委員會主席布羅維託（(Jorge BROVETTO)率代表團參觀中國科大校史館
2013年10月10日，美國麻省理工學院（MIT）執行校長格裡姆森（Eric Grimson）等多位美國、歐洲、澳大亞利著名大學校長參觀中國科大校史館
2013年7月13日，臺灣海峽交流基金會董事長林中森率領教育參訪團參觀中國科大校史館
2015年4月2日，團中央書記處第一書記秦宜智在安徽省委副書記李錦斌等陪同下參觀中國科大校史館
中國科學技術大學校史館由一棟1950年代的教學樓改建而成，共三層，建築面積2100 m2，使用面積1300 m2。校史展覽採用通史陳列和專題展示相結合的方式。
歷史展區分為「肇啟京華」「弦歌繼起」與「世紀新篇」三個部分。其中「肇啟京華」分為3個展廳，展示了中國科大在北京的籌備、創辦、開學、系科專業設置、校歌與幹部任命，中國科大的多位創校大師的科學貢獻與他們在科大的教學科研工作、郭永懷所獲「兩彈一星功勳獎章」，中國科大在北京期間的發展盛況、多位領導人的關懷、中國科大校風的形成與人才培養的成果；「弦歌繼起」也分為3個展廳，展示了「文革」中中國科大南遷的曲折、體制調整、工農兵學員的招收、「回爐」班的開辦、恢復招生與堅持科研教學的努力，南遷合肥後的系科專業設置與幹部任命、二次創業直至重新崛起、國家重點建設的支持、西區建設，「文革」結束以來中國科大首創研究生院、創辦少年班、建設國家同步輻射實驗室、率先開放辦學等等敢為人先的舉措；「世紀新篇」分為2個展廳，展示了中國科大得到國家重點建設工程「211工程」「985工程」「知識創新工程」與「2011計劃」的支持、新一輪的院系調整與建設、境外交流狀況，新形勢下「所繫結合」辦學方針的探索與實踐、學科建設、人才隊伍、學生培養與長遠規劃等。
專題展區分為「少年班」「師長廳」「校友廳」「實物廳」與「科學家手跡展」等五個部分。其中「少年班」廳展示了自李政道提議從小培養優秀人才，到中國科大破格錄取少年大學生，再到少年班的正式創辦與其後的發展，少年班多年培養的優秀人才等；「師長廳」展示了中國科大的歷任領導與在校「兩院」院士；「校友廳」展示了中國科大半個多世紀以來的人才培養成果，重點介紹了在科教、黨政、企業等若干部門的中國科大優秀校友；「實物廳」則展示了中國科大長期作為教學陳列用具的米格－15型戰鬥機РД－45型渦輪噴氣發動機、我校李志超教授根據《舊唐書》考證復原的黃道遊儀、著名物理學家趙忠堯主持建成的我國第一臺質子靜電加速器、航天部502所模擬東方紅一號衛星以及其他衛星姿態的人造衛星三自由度轉臺、東方紅三號通信衛星模型（1:4）、丁肇中贈送我校的VAX750計算機、楊承宗自法國購回的柴油發動機；「科學家手跡展」則展出了郭沫若、嚴濟慈、華羅庚、錢學森、趙九章、郭永懷、貝時璋、錢臨照、楊承宗等多位中國科大創校大師，以及李政道、楊振寧、丁肇中、李遠哲、吳健雄、袁家騮、任之恭等多位擔任中國科大名譽教授的著名科學家的墨寶手跡。
校史館平面示意圖
校史館展出內容還包括錢學森捐資為學生購買的計算尺、郭沫若任校長時的辦公桌，以及彭桓武、陳芳允、于敏等「兩彈一星功勳獎章」獲得者指導的中國科大本科生論文等珍貴實物。
中國科大為新中國創辦大學的一個成功典範，學校的誕生被稱為我國教育史和科學史上的重大事件。中國科大檔案館內設校史研究室，在學校的創辦、下遷與體制調整，全國第一個研究生院的創辦及其辦學模式與培養制度的探索，第一個國家實驗室、第一個少年班的創建與發展等多個方面開展歷史研究，並將校史研究與校史館展示相結合，在一定層面上，為大眾展現了新中國科技、教育發展的輝煌歷史。