การสำรวจและวิจัย
นับจากการค้นพบกระดูกไดโนเสาร์เป็นครั้งแรกเมื่อปี พ.ศ. 2519 กรมทรัพยากรธรณี โดยโครงการความร่วมมือด้านบรรพชีวินวิทยา ไทย-ฝรั่งเศส ได้ทำการสำรวจไดโนเสาร์บนเทือกเขาภูเวียงอย่างต่อเนื่อง มีการค้นพบกระดูก ฟัน และรอยตีนไดโนเสาร์จำนวนมาก โดยส่วนใหญ่พบอยู่ในหินทรายหมวดหินเสาขัวยุคครีเทเชียสตอนต้น (ประมาณ 130 ล้านปีมาแล้ว) มีทั้งไดโนเสาร์ซอโรพอดและเทอร์โรพอด หลากหลายสายพันธุ์ และมีขนาดตั้งแต่ตัวเท่าแม่ไก่ ไปจนถึงมีลำตัวยาวจากหัวจรดหางมากกว่า 15 เมตร นับเป็นการค้นพบที่สำคัญ ทำให้คนไทยมีความตื่นตัวเดินทางไปเยี่ยมชมแหล่งไดโนเสาร์ที่เทือกเขาภูเวียงอย่างต่อเนื่อง และรวมถึงการเสด็จพระราชดำเนินทอดพระเนตรหลุมขุดค้นที่ 2 ของสมเด็จพระกนิษฐาธิราชเจ้า กรมสมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี เมื่อวันที่ 3 พฤศจิกายน 2532 และได้เสด็จพระราชดำเนินพาคณะกรรมการรางวัลสมเด็จเจ้าฟ้ามหิดล มูลนิธิรางวัลสมเด็จเจ้าฟ้ามหิดล ในพระบรมราชูปถัมภ์ ทอดพระเนตรพิพิธภัณฑ์ไดโนเสาร์ภูเวียง เมื่อวันที่ 25 ตุลาคม 2551

การพัฒนาแหล่งไดโนเสาร์ภูเวียง
นับตั้งแต่ที่มีการประกาศก่อตั้งอุทยานแห่งชาติภูเวียง ในปี พ.ศ. 2534 นั้น จังหวัดขอนแก่น อำเภอภูเวียง การท่องเที่ยวแห่งประเทศไทย กรมทรัพยากรธรณี และหน่วยงานของรัฐหลายภาคส่วน ได้เล็งเห็นความสำคัญของแหล่งขุดค้นไดโนเสาร์ในอุทยานแห่งชาติภูเวียง การท่องเที่ยวแห่งประเทศไทยได้จัดสรรงบประมาณในการพัฒนาหลุมขุดค้นไดโนเสาร์ทั้งหมด 4 หลุม ประกอบด้วย หลุมที่ 1 หลุมที่ 2 หลุมที่ 3 และหลุมที่ 9 โดยการสร้างอาคารคลุมหลุมเพื่อป้องกันความเสียหายที่จะเกิดกับกระดูกไดโนเสาร์ และยังก่อสร้างทางเดินเท้าเชื่อมต่อระหว่างหลุม ซึ่งนอกจากจะเป็นแหล่งท่องเที่ยวทางธรณีวิทยาแล้ว ยังเป็นแหล่งเดินชมธรรมชาติในพื้นที่อุทยานแห่งชาติภูเวียงอีกด้วย อ่านข้อมูลเพิ่มเติมที่ แหล่งขุดค้นไดโนเสาร์ในอุทยานแห่งชาติภูเวียง

กำเนิดพิพิธภัณฑ์ไดโนเสาร์ภูเวียง
การค้นพบแหล่งไดโนเสาร์บนเทือกเขาภูเวียง ถือเป็นการค้นพบที่สร้างชื่อเสียงให้กับเทือกเขาภูเวียงเป็นอย่างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งไดโนเสาร์ซอโรพอดสกุลและชนิดใหม่จากภูเวียงที่ชื่อว่า ภูเวียงโกซอรัส สิรินธรนี ที่ใช่ชื่อภูเวียงเป็นชื่อสกุล และใช้นามาภิไธย ส.ธ. ของสมเด็จพระกนิษฐาธิราชเจ้า กรมสมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี เป็นชื่อชนิดนั้น ยิ่งทำให้ผู้คนทั้งชาวไทยและชาวต่างประเทศกล่าวขวัญกันอย่างกว้างขวาง ทำให้หน่วยงานภาครัฐหลายหน่วยงานมีความเห็นว่าสมควรก่อสร้างพิพิธภัณฑ์ไดโนเสาร์ภูเวียงขึ้น และได้เลือกพื้นที่สาธารณประโยชน์โคกสนามบินเนื้อที่ 100 ไร่เป็นสถานที่ก่อสร้าง โดยการท่องเที่ยวแห่งประเทศไทยได้จัดสรรงบประมาณในการก่อสร้างในส่วนอาคารพิพิธภัณฑ์ทั้งด้วยเนื้อที่ใช้สอย 5,500 ตารางเมตร กรมทรัพยากรธรณีได้รับมอบหมายให้เป็นผู้กำกับดูแล โดยได้ทำการจัดนิทรรศการถาวร และเปิดให้บริการนักท่องเที่ยวในปี พ.ศ. 2544

องค์ประกอบของพิพิธภัณฑ์ไดโนเสาร์ภูเวียง
พิพิธภัณฑ์ไดโนเสาร์ภูเวียง มีการจัดองค์ประกอบการดำเนินงานอย่างครบวงจร มีการจัดพื้นที่ดำเนินงานประกอบด้วย ส่วนสำรวจและวิจัย ส่วนอนุรักษ์และทำเทียมชิ้นส่วนตัวอย่างซากดึกดำบรรพ์ ส่วนคลังตัวอย่าง ห้องสมุด ส่วนนิทรรศการถาวร ส่วนบริหารจัดการ และพื้นที่บริการได้แก่ โรงอาหาร ร้านขนมขบเคี้ยวและเครื่องดื่ม ร้านขายของที่ระลึก และลานจอดรถ รวมถึงห้องประชุมขนาด 140 ที่นั่ง พิพิธภัณฑ์ไดโนเสาร์ภูเวียงเป็นแหล่งเรียนรู้ด้านธรณีวิทยามีการจัดกิจกรรมร่วมกับสถานศึกษาต่างๆ และรวมถึงหน่วยงานอื่นๆ เช่น มูลนิธิด้านการส่งเสริมการเรียนรู้ของเด็กและเยาวชน และการท่องเที่ยวแห่งประเทศไทย พิพิธภัณฑ์ไดโนเสาร์ภูเวียงมีโอกาสต้อนรับคณะนักท่องเที่ยวที่หลากหลายทั้งชาวไทยและชาวต่างประเทศ

โซนที่ 1 กำเนิดจักรวาล วิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตตั้งแต่กำเนิดโลก และเรื่องราวของไดโนเสาร์ทั่วโลก
ต่อมาเป็น

โซนที่ 3 ซึ่งเป็นการจัดแสดงเกี่ยวกับห้องปฏิบัติการของนักธรณีวิทยา ที่ทำการวิจัยและศึกษาด้านซากดึกดำบรรพ์ ธรณีวิทยาและซากดึกดำบรรพ์ในจังหวัดขอนแก่น

โซนที่ 4 เป็นอีกหนึ่งโซนไฮไลท์ของพิพิธภัณฑ์ไดโนสาเร์ภูเวียง นั่นก็คือ สวนไดโนเสาร์ โซนนี้เป็นการจำลองสภาพแวดล้อมและป่าแบบดึกดำบรรพ์ ที่มีไดโนเสาร์จำลองขนาดเท่าตัวจริง และไดโนเสาร์ที่อยู่ภายในสวนแห่งนี้ล้วนแต่เป็นสายพันธุ์ที่ค้นพบในแหล่งขุดค้นภูเวียงอีกด้วย

โซนที่ 5 เป็นส่วนจัดแสดงเกี่ยวกับหินและแร่ในประเทศไทย รวมทั้งการนำมาใช้ประโยชน์ และยังเป็นโซนเทิดพระเกียรติสมเด็จพระกนิษฐาธิราชเจ้า กรมสมเด็จพระเทพฯ ที่ทรงมีพระมหากรุณาธิคุณต่อวงการธรณีวิทยาของไทยอีกด้วย