Początki Muzeum Wojska w Białymstoku sięgają roku 1968. We wrześniu tego roku przy Muzeum Okręgowym (obecnie Muzeum Podlaskie) powołano dział historii wojskowości. Zajął się on badaniem bogatej historii militarnej regionu północno-wschodniej Polski oraz gromadzeniem eksponatów z nią związanych. Nowej instytucji przydzielono część pomieszczeń w Pałacyku Gościnnym przy ulicy Kilińskiego 6. Jednak nie były one w stanie pomieścić szybko rozrastających się zbiorów i konieczne stało się znalezienie nowej siedziby. W 1974 r. władze Białegostoku przeznaczyły na ten cel budynek przy ulicy Kilińskiego 7, vis a vis dotychczasowej siedziby.
Posesję przy ul. Kilińskiego 7 do I wojny światowej zajmowała służba zaopatrzenia rosyjskiego VI Korpusu Armii, stacjonującego w Białymstoku i okolicznych miejscowościach. W czasie wojny zburzono stary budynek i dopiero w 1930 r. wzniesiono nowy, z powodu charakterystycznego wyglądu nazywany przez mieszkańców okrąglakiem. Mieściły się w nim mieszkania i skład materiałów budowlanych. Szczęśliwie nie ucierpiał on zbytnio podczas II wojny światowej i w 1945 r. został przekazany Szkole Malarstwa i Rzemiosła Artystycznego (obecnie Liceum Plastyczne w Supraślu). Kolejnym właścicielem obiektu była Państwowa Szkoła Muzyczna, działająca przy ul. Kilińskiego w latach 1960-1973.
W nowej siedzibie muzeum utworzono jako stałą ekspozycję pt. „Dzieje oręża polskiego”, prezentującą broń oraz działania wojskowe na przestrzeni niemal tysiąca lat (od X do XX wieku). Szybko rozrastający się zbiór oraz aktywna działalność naukowa pracowników instytucji stworzyły potrzebę usamodzielnienia się muzeum. W 1976 r. zapadła decyzja o nadaniu dotychczasowej filii statusu samodzielnej jednostki pod nazwą Muzeum Wojska w Białymstoku. Jego pierwszym dyrektorem został płk dr Zygmunt Kosztyła (1929-1987). Twórca białostockiego muzeum był jednocześnie autorem wielu prac dotyczących historii regionu.
Kolejnym dyrektorem Muzeum Wojska był ppłk Janusz Figura (1947-1997), a następnie dr hab. Krzysztof Filipow. Od początku roku 2010 funkcję dyrektora pełni mgr Robert Sadowski. W tym samym roku rozpoczęto intensywne prace nad zmianą ekspozycji stałej. W ciągu trzech lat powstały wystawy: „Między dwiema wojnami 1914-1939”, „Przeciw dwóm wrogom. Militarne dzieje Podlasia i jego mieszkańców w latach 1939-1956”, oraz „Wojsko Polskie 1956-2010”. Stosując nowatorskie i interaktywne metody prezentacji eksponatów, kontynuują one tradycje przybliżania zwiedzającym wiedzy o przeszłości, zwłaszcza zaś wojskowej historii regionu. Stanowią również podstawę realizowanych programów edukacyjnych i społecznych.
Od 1980 r. przy Muzeum działa Ośrodek Badań Historii Wojskowości. Zajmuje się organizacją konferencji naukowych, a także prowadzi bogatą działalność wydawniczą. Warto tu wymienić takie publikacje, jak ,,Zeszyt Naukowy Muzeum Wojska” oraz ,,Studia i Materiały do Historii Wojskowości”. Pracownicy Ośrodka prowadzą badania nad historią militarną przede wszystkim w skali regionu, ale także Polski i Europy. Współpracują również z pracownikami naukowymi Uniwersytetu w Białymstoku.
Muzeum Wojska w Białymstoku jest największą tego typu instytucją w województwie podlaskim oraz jednym z najchętniej odwiedzanych muzeów. W 2018 r. osiągnęło frekwencję na poziomie ponad 40 tys. zwiedzających.
W ciągu 50 lat działalności Muzeum Wojska zebrało pokaźną kolekcję eksponatów. Pochodzą one z zakupów i wykopalisk, ale również z darów mieszkańców miasta i lokalnych jednostek wojskowych. W naszych zbiorach znajduje się broń biała od czasów średniowiecza po szable ułanów, broń palna z niemal wszystkich krajów Europy, a także elementy wyposażenia i umundurowania (przede wszystkim polskie, niemieckie i rosyjskie). Pozyskiwanie nowych eksponatów ma na celu odtworzenie wyglądu żołnierzy z konkretnych okresów historycznych. Oddzielny zbiór stanowi kolekcja dokumentów historycznych.