中國兒童中心老牛兒童探索館（簡稱探索館）坐落在中國兒童中心園內，是中國兒童中心、老牛基金會、北京師範大學中國公益研究院三方合作在中國建立的第一家融合國際先進兒童博物館教育理念和運作模式的公益性兒童探索館。
探索館是在中國兒童中心原科學宮基礎上改建而成的，老牛基金會捐資4,183萬元，中國兒童中心爭取財政經費2,000餘萬元，項目建設資金規模超過6,000萬元。場館由美國JRA公司設計，由PSI、LUCKEY、BOSS三家美國公司製作安裝。場館建設全過程得到美國夏威夷兒童探索中心以及北京師範大學中國公益研究院中國兒童博物館研究中心的專業支持。
老牛兒童探索館
探索館總建築面積約2,400平方米，展項面積約1,800平方米。探索館按照活動主題，分為城市廣場、開心市集、繁忙小鎮、陽光之谷、科學天地、主題空間和4D影院（建設中）等七個展廳。展區設計貫穿了中國傳統十二生肖的元素。
老牛兒童探索館
探索館主要面向0-7歲兒童開放，遵循動手做、玩中學的教育理念，倡導親子互動，提倡孩子們自由活動、自主參與、自我探索、動手動腦，為孩子們提供全感官學習的環境和機會，讓他們放開手腳去觸摸實物、認知世界、體驗感悟、快樂成長，從而促進兒童身心全面和諧發展，培養幸福健康人格的目標。
老牛兒童探索館
→
使命
中國兒童中心老牛兒童探索館致力於打造一所創新型、公益性、示範性的兒童探索館，將國際兒童博物館先進教育理念與中國兒童教育發展實際相結合，探索兒童學前教育新途徑，提供中國兒童學前教育改革新思路。
教育理念
中國兒童中心老牛兒童探索館為0-7歲兒童構建全感官體驗的探索成長環境，通過在探索館的自由探索、動手動腦、快樂學習、親子互動、教育活動去認識自己、認識世界。
課程設置
1.入園適應（2-3.5歲幼兒入園準備）
2.成長課堂（3-4.5 歲兒童STEM技能提升）
3.探索發現（5-7歲兒童系統思維養成）