La construction du musée de la préhistoire des Eyzies a débuté en 1914 et son ouverture officielle eut lieu en 1923. C’est Denis Peyrony qui acquiert pour le compte de l’Etat les ruines du Château des Eyzies pour y installer un dépôt de fouilles et les salles de présentation de ses découvertes.
Ouvertes dès 1918, trois salles présentaient une introduction à la préhistoire (des moulages d’œuvres d’art mobilier), des objets originaux provenant des fouilles Perony (salle Capitan), des études d’ethnographie comparative. Dès cette époque le Musée de St Germain-en-Laye va également bénéficier de nombreuses œuvres d’art mobilier.
A partir de 1940 (date de la découverte de Lascaux) et devant l’engouement du public, l’organisation du musée montre ses limites : trop de visiteurs... sans connaissances sur la préhistoire. Deux nouvelles salles furent ouvertes en réaménageant le bureau du conservateur et le logement de la gardienne !
C’est en 1967 que l’extension de bâtiment « Froideveaux » permet d’ouvrir deux nouvelles salles : une réserve lithique et un laboratoire..
En 1972 l’établissement est rattaché à la Direction des musées de France. Depuis cette date on assiste à une refonte des salles, ou à l’inauguration de nouvelles (comme le dernier étage du donjon ).
En 1994 la première pierre pour l’extension du musée est posée…et il faudra attendre juillet 2004 pour que le musée s’expose dans son intégralité !