Тоншаевский краеведческий музей был основан в соответствии с решением исполкома Тоншаевского районного Совета народных депутатов № 338 от 16 ноября 1982 года «О создании районного краеведческого музея» и решения Горьковского облисполкома № 204 от 18 апреля 1983 года «О мерах по дальнейшему улучшению работы музеев области».
Председателем инициативной комиссии по созданию музея и первым хранителем фондов музея стал Тыринов Павел Васильевич, Почётный житель поселка Тоншаево.
Музей находится в здании бывшей сторожки Никольской церкви села Тоншаева. До 1984 года здание с прилегающей территорией площадью 0,20 га принадлежало Комбинату коммунальных предприятий.
В период с 1985 по 1987 год здание было реконструировано путем народной стройки, почти все организации и учреждения, предприятия и колхозы приняли в ней участие, был надстроен второй этаж здания, пристроен тамбур. Фонды музея формировались в основном также с помощью жителей района и организаций, местных энтузиастов.
Музей открыл свои двери всем желающим 27 октября 1987 года, как музей на общественных началах. Нелегкое первоначальное развитие и оформление музея легло на плечи фактического основателя Тоншаевского музея — Тыринова Павла Васильевича, чуть позднее в работу включились Ложкин Виктор Сергеевич и Смирнова Серафима Васильевна. В 1990 году музей становится филиалом Ветлужского государственного краеведческого музея, а с 1 января 1992 года Тоншаевский государственный краеведческий музей приобрел статус самостоятельного учреждения культуры. В 2005 году Тоншаевский краеведческий музей приобрел статус юридического лица и стал муниципальным учреждением культуры Тоншаевского района.
В течение 16 лет работой Тоншаевского краеведческого музея руководила Колесникова Татьяна Петровна. С 1 января 2017 года директором является Кочнев Владимир Иванович
