位于沈阳东北部，柳条湖立交桥西北，西靠长大铁路，博物馆主体本身就是一座历史纪念建筑物，它以残历碑的形象展现在人们面前。
在一部巨大石雕台历上密布着千疮百孔的弹痕，隐约可见无数个骷髅，象征着千万个不泯的冤魂在呐喊和呼号。右面的一页铭刻着中国人民永远难忘的最悲痛的日子——1931年9月18日，农历辛未年八月初七日。左面的一页镌刻着“九·一八”事变的史实：“夜十时许，日军自爆南满铁路柳条湖路段，反诬中国军队所为，遂攻占北大营。我东北军将士在不抵抗命令下忍痛撤退，国难降临，人民奋起抗争。”从残历碑正面拱形门进入一楼正厅，迎面黑色大理石上刻有“勿忘国耻”四个大字，在字的上方嵌有一面残月形时钟,其时针指着10时20分,这是日本侵略军发起进攻北大营的时刻。
管内二至三楼为“九·一八”事变历史陈列。
“九·一八”事变炸弹碑位于于洪区陵东乡柳条湖望花立交桥北侧。碑西侧为长大铁路，东为公路，向北就是当年的北大营。在铁路东侧，原日本关东军曾树立木制标牌，竖书“昭和六年九月十八日支那兵线路爆破地点”字样，1938年日本又重建了这个炸弹形水泥纪念物，上面为炸弹尾翼形碑身高5米，下面基座为梯形平台，上镶嵌横书“爆破地点”四字。并在北大营内建立了战绩纪念馆和战绩纪念碑。从日本关东军在柳条湖铁路爆破地点到攻占中国军队驻地——北大营，这就是日本帝国主义侵略我国所制造的震惊中外的“九·一八”事变现场。
“九·一八”事变是日本帝国主义经过长期策划和周密预谋的重大侵华事件，是对我国发动大规模武装侵略的开始。1931年9月18日夜10时20分，日本关东军将其所侵占的“南满铁路”柳条湖附近一段路轨自行炸毁，反诬中国军队所为，随即以此为借口，向北大营驻军和沈阳城发动突然袭击。中国驻军在蒋介石的“不抵抗”命令下，撤至关内。至1932年3月间，辽、吉、黑，热四省全境沦陷，成为日本帝国主义血腥统治的殖民地，直至1945年8月日本战败投降，东北地区沦陷了14年。当年，日本帝国主义为了炫耀他们的所谓“赫赫战功”，建立了这个炸弹型水泥纪念碑。如今，它已成了日本帝国主义发动侵华战争的历史罪证。
博物馆建成于1991年，主体建筑采用碑馆结合形式。残历碑是一座巨大石雕，碑形为翻到事变日期的台历，上面布满弹痕与骷髅。馆内以丰富的史料向人们介绍了日本帝国主义发动“九·一八”事变、奴役中国人民的罪行和沦陷区人民的苦难生活及不屈不挠的斗争事迹。 “九·一八”事变----1931年9月18日夜10时20分，日本关东军铁路守备队柳条湖分遣队以巡视铁路为名，在距离东北军驻地北大营800米处的柳条湖（今博物馆坐落处）炸毁了铁路路轨，然后诬称中国军队破坏铁路并袭击日守备队。日关东军司令本庄繁遂下令日军向北大营和沈阳发动进攻，制造了蓄谋已久的“九一八”事变。由于蒋介石的不抵抗政策，在不到半年的时间内，整个东北三省100万平方公里的大好河山和3000万同胞陷于日寇铁蹄的蹂躏之下。
1931年 9月18日夜里十点二十分左右，日本关东军将南满铁路柳条湖附近的一段铁轨自行炸毁，却无耻地污蔑为中国军队破坏。并以此为借口向中国军队的驻地北大营和沈阳城发动突然袭击，蒋介石政府把希望寄托在国联的调停上，严令中国军队“绝对不许抵抗”，中国军队被迫撤离沈阳。沈阳城乡一夜之间全部被日军占。日军在占领沈阳之后不久，又相继占据了辽、吉、黑、热河四省，东北地区被日寇的铁蹄蹂躏了十四年之久。为了让子孙后代永世不忘日本帝国主义给中国人民带来的苦难和耻辱，1991年沈阳市人民政府在“柳条湖事件”发生地南二百米建起了这座陈列馆。陈列馆的内部共分三层，正厅，黑色大理石上刻着四个大字“勿忘国耻”，它上方的时钟永远指着“九. 一八事变”发生的时间：夜10点20分。二、三楼是“九. 一八”事变陈列展览，展览通过大量翔实的史料、图片、实物揭露了日本帝国主义制造“九. 一八”事变的真相和在东北犯下的滔天罪行，告诫后人勿忘国耻，振兴中华。