بحث برای ساخت موزه بزرگ خراسان مشهد در سال 1356 آغاز شد که با انقلاب و جنگ نیمهکاره ماند. در سال 71طرح دکتر محمدامین میرفندرسکی برنده شد و این موزه با 18000 متر زیربنا، 12 طبقه و شمایلی شبیه عمارت خورشید کلات نادری، در سال 93 افتتاح شد. موزه بزرگ خراسان دارای شش بخش مختلف است.
سالن موزه در سه طبقه است و اشیای سنگی، سفالی، شیشهای، فلزی، گچبری، نسخ خطی و چرمی، فرش و منسوجات در آن نگهداری میشوند. اشیا پیش از تاریخ مانند پیکرکهای سنگی و گلی، آثار دوره تاریخی از هخامنشیان تا ساسانیان، اشیا دوره اسلامی تا اواخر قاجار مانند قرآنهایی با خط کوفی منسوب به امامان و برخی اشیا معاصر، بخشهای تاریخی مختلف را تشکیل میدهند.
سالن نمایشگاه که به صورت فصلی در اختیار هنرمندان قرار میگیرد، کتابخانه با 5000 جلد کتاب و سند و عکس، سالن اجتماعات با 140 نفر ظرفیت، آزمایشگاه حفظ و مرمت اشیا و تزئینات و مخزن نگهداری اشیا نفیس با سیستم ایمنی ویژه، دیگر بخشهای این موزه هستند.
همچنین بخشی برای فروش سنگهای قیمتی، جواهرات و صنایع دستی، در این موزه در نظر گرفته شده است.