滕州境内自清末民初陆续发现汉代画像石，50年代在县文化馆院内进行专题陈列，1958年，成立滕县博物馆，并在汉画像石等文物的基础上整理充实，汉画像石陈列在“历史革命文物之部”。1986年，滕县博物馆迁址王家祠堂内，汉画像石搬运新址；1995年，滕州市博物馆再迁新址，设立汉画像石陈列专题展厅。1996年，滕州市政府在龙泉塔下建设滕州市汉画像石馆，占地1万平方米，建筑面积918平方米，馆藏汉画像石386块。1997年10月，批复成立滕州市汉画像石馆，为滕州市博物馆内设馆所，并对外开放。

       2004年，滕州市汉画像石馆设立为滕州市文化局直属事业单位。2007年，滕州市政府投资3000余万元，在龙泉文化广场北部规划建设滕州市汉画像石馆新馆。2019年，政府机构改革后隶属于滕州市文化旅游发展中心。2008年3月，新馆建成并免费对外开放，新馆东临荆河，西依龙泉古塔，占地20亩，建筑面积近一万平方米，主体建筑风格仿汉代建筑式样，气势恢宏，古意幽然，为国家一级博物馆、国家AAA级旅游景区、山东省关心下一代教育基地、枣庄市爱国主义教育基地、枣庄市科普教育基地、枣庄市海峡两岸交流示范点，中国汉画学会理事单位，山东省目前唯一的汉画像石专题陈列博物馆。内设综合办公室、社会教育部、陈列展览部、学术研究室、典藏部、安全保卫部、文物保护部、信息技术部、文创部，负责龙泉塔（国保单位）及官桥汉墓群（省保单位）的管理与运营，至目前馆藏汉画像石等各类汉代文物2万余件/套，其中汉画像石2000余块。年均接待量30余万人。近5年联合国内外大学、文博等单位举办文化交流、临时展览、公益讲座等活动100余次。编辑出版了《汉人之魂—滕州汉画像石精品》《滕州祠堂汉画像石》《滕州汉画像石精粹集》《染山汉墓发掘报告》《滕州历代石刻》等专业书籍，在核心期刊《考古》《文物》《中国汉画研究》等发表论文、文章数十篇。

       滕州市汉画像石馆新馆由主馆和副馆构成，主馆共四层，一层和地下一层为基本陈列展厅，由精品厅、石椁厅、墓室厅、祠堂厅四个主题组成，展出代表滕州汉画像石不同风格、题材的汉画像石200余块，其中，在石椁厅复原西汉石椁墓室3座，在墓室厅复原石室墓2座，为公众了解汉文化及国内外专家的研究提供了丰富的实物资料。