Впервые музей в Радужном был открыт 28 марта 1989 года при Доме пионеров. Инициатором создания музея был Геннадий Рудольфович Волков. Музей существовал под названием «Нефтяной край – судьба моя», а небольшая экспозиция музея содержала национальную одежду хантов и ненцев, хозяйственную утварь, приспособления для охоты и рыбной ловли. Были представлены материалы о работе промысловой артели посёлка Варьёган 40-50 годов, фотографии Н. Старовартовского, рассказывающие о быте хантов и ненцев.

В 1991 году музей был передан Детскому центру Профориентации при ДК «Нефтяник». Центр и музей располагались в доме №8 седьмого микрорайона, в перестроенной четырехкомнатной квартире, на первом этаже. Фонды музея пополнялись за счёт дарений жителей города, поездок в посёлок Варьёган.

После ликвидации Профцентра с 1996 по 1998 гг. музей бездействовал, в 1998 г. был передан в ведение МУ «Управление культуры и искусства», входил в состав Центра досуга и народного творчества. Для работы в музее была введена должность заведующего, однако финансирование музея практически отсутствовало. К концу 2000 года музейный фонд составлял 829 единиц хранения.

Муниципальное учреждение культуры «Эколого-этнографический музей» было зарегистрировано Постановлением администрации муниципального образования город Радужный 24 октября 2000 года. С 1 ноября 2000 года музей начал работу в новом качестве – как самостоятельное учреждение. Директором музея был назначен Роман Александрович Тюрин. Первый коллектив музея состоял из трёх человек: директора, хранителя фондов, смотрителя. Началось поступательное развитие музейного дела в городе. Были открыты первые временные выставки: «Материальная и духовная культура аганских хантов и лесных ненцев», «Радужный – страницы истории», налажены учёт, хранение фондов, а так же их комплектование. Началась работа по сбору материала по истории города Радужный. К концу 2012 года фонды музея увеличились почти более чем в восемь раз.

В 2004 году при поддержке городской администрации совместно с ООО «Научно-производственное объединение «Северная археология 1» была впервые проведена археологическая разведка окрестностей Радужного. Поводом для исследований послужила находка разрушенного захоронения III–IV вв. н.э. Агрнъёган 1, обнаруженного в 17 километрах к северу от города. В результате коллекция музея пополнилась уникальными предметами бронзового художественного литья, которые специалисты относят к кругу вещей Западно-Сибирского художественного «звериного» стиля.

В 2005 году началась работа над проектом музея в новом помещении. К работе над научной концепцией и художественным проектом стационарной экспозиции, были привлечены специалисты из Тюмени кандидат исторических наук В.И. Семёнова и художник-конструктор Б.П. Трофимов.

В 2006 году музей переехал в здание Общественно-делового центра «АганГрад». 2 сентября 2006 года состоялось торжественное открытие первых разделов стационарной экспозиции: Вводного, «Геологии нефти и газа, палеонтологии», «Благословения предков» (Археология), «Хранителей земли Тынгур-ики» (Этнография), рекреационно-выставочной зоны, выставочной галереи. Ровно через год начал работу самый большой раздел экспозиции «Радужный вчера, сегодня, завтра», посвящённый истории города, его сегодняшнему дню.

В июне 2007 года музею присуждена премия «Событие» (Диплом II степени) в области культуры, искусства и кино Департамента культуры и искусства ХМАО – Югры в номинации «Музей». В октябре 2010 года «Эколого-этнографический музей» отпраздновал свой 10-летний юбилей.

В 2011 году на основании Распоряжения Администрации города Радужный за № 66р от 19.01.2011 произошла реорганизация двух муниципальных учреждений культуры «Эколого-этнографический музей» и «Централизованная библиотечная система». Эколого-этнографический музей стал структурным подразделением вновь созданного Бюджетного учреждения культуры «Библиотечно-музейный центр».

18 мая 2012 Эколого-этнографический музей города Радужного впервые присоединился к международной акции «Ночь музеев» с темой проекта "Городские тайны". В этот день в музей пришли более 1300 посетителей.

В 2012 году руководитель музея Р.А. Тюрин был награждён премией «Событие» (Диплом II степени) в области культуры, искусства и кино Департамента культуры и искусства ХМАО – Югры в номинации «Музейная деятельность» за реализацию проекта «Друзьям на память города Дарить! История строительства города Радужного».