遼沈戰役紀念館成立于1959年1月，其前身是遼寧省地志博物館籌備處錦州辦事處、錦州歷史文物陳列館，設在錦州老城區古塔腳下的大廣濟寺古建筑內，即現在的錦州市博物館院內。
1963年10月，基本陳列完成并開放。"文化大革命"初期被迫閉館，"九一三事件"后被撤銷。1978年得到恢復，修改陳列后重新開放。同年10月葉劍英元帥題寫了館名，各項工作漸入正軌。1985年4月中央批復修建新館。新館選址位于市中心遼沈戰役革命烈士紀念塔北側，于1988年10月31日落成開放。
2001年遼寧省委省政府決定對遼沈戰役紀念館進行全面的除陳改造工作，2004年11月2日竣工并重新對外開放。根據中央和省市委的指示精神，2008年3月1日起，紀念館率先實行向社會公眾免費開放。2016年12月，入選《全國紅色旅游景點景區名錄》。
遼沈戰役紀念館基本陳列的主題是 " 決戰決勝 " 。
整體設計思路是突出主題，把握重點，強化亮點，即體現軍事題材特點，又具有現代化特質。設計的基調和風格是莊重、精練、舒展、大氣。
設計的原則是堅持內容編排、形式設計、展示手段上的創新和有機結合，注重博物館展陳語言的運用和總體環境藝術氛圍的營造。遼沈戰役紀念館主體建筑面積8600平方米，建筑結構共分三層，基本陳列設有序廳和戰史館、支前館、英烈館、全景畫館4 個專題館。
根據建筑結構的特點和每個館的特性，一層為序廳和戰史館，下一層為支前館，下二層為英烈館，最后沿著螺旋式坡道盤旋而上為全景畫館。整個展覽面積為4912.92平方米，展線長度768.92米(不含序廳)，展品1460余件。
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