Торжество освящения всего здания музея состоялось 1 августа 1900 года и было приурочено к празднованию 50-летия водружения русского флага в устье Амура.

Новый директор Семён Николаевич Ванков приобрёл для музея 10 старинных крепостных пушек, собрал дополнительные пожертвования на достройку музея. При нём была сооружена ограда вокруг музея из вкопанных в грунт орудий и оригинальной решётки, не сохранившихся до нашего времени.

Экспозиционные залы площадью в 1160 кв.м свободно вместили в себя систематизированные коллекции. Музей по праву стал «украшением Хабаровска и самым обширным хранилищем в Приамурье».

«Арсеньевский» период в истории музея стал поистине его «золотым веком».

Именно Арсеньев заложил те главные направления в работе музея, которые принесли ему славу и которые поныне составляют суть его деятельности.

Источником пополнения музейных коллекций стали ежегодные экспедиции. Арсеньев объединил вокруг себя научные силы Хабаровска и Приамурья. Он считал музейное дело всенародным, привлекая к сбору коллекций общественный актив.

После войны были изысканы средства на текущий ремонт здания, обновление экспозиций, проведена сверка наличия фондов.

В 1946 году жители края получили возможность познакомиться с новой экспозицией отдела социалистического строительства.

Тогда же была организована экспедиция с целью обследования мест в верхнем течении р. Хор, в результате которой в фонды музея поступило 150 этнографических предметов и гербарий из 200 видов растений.

Директором Хабаровского музея стал известный в крае охотовед-биолог, писатель Всеволод Петрович Сысоев.

Не меняя структуры музея, В.П. Сысоев внёс новые начинания в работу музея. Немногочисленный трудовой коллектив, воодушевлённый идеями обновления, проделал большую работу по реэкспозиции всех отделов.

Музейное собрание пополнилось такими ценными и неотъемлемыми от нынешнего образа музея экспонатами, как герб Российской Империи, этнографическая коллекция славян-переселенцев, берлога гималайского медведя с её обитателем, ствол тысячелетнего тиса и мн. др.

В 1975 году к основному корпусу было пристроено новое здание общей площадью 1650 кв. м, в котором разместилась уникальная панорама «Волочаевская битва», выполненная сотрудником «Студии военных художников им. М.Б. Грекова» (г. Москва) А.А. Горпенко и художником-баталистом С.Д. Агаповым.

В результате активной работы с посетителями, бурного развития внутреннего туризма возросла посещаемость Хабаровского краевого музея – 200 тыс. человек в год. Музей стал объектом показа для гостей самого высокого, правительственного уровня, посещавших край в 60-80-х годах ХХ века.

В 1994 году – в год столетия музея – имя Гродекова было возвращено в название музея. В 1996 г. впервые была проведена научная конференция «Гродековские чтения».

В 2000 г. музей был аккредитован как научное учреждение в Министерстве науки и технологий Российской Федерации. Была обновлена экспозиция «Природа Хабаровского края», созданы новые экспозиции, посвящённые этнографии коренных народов Приамурья и событиям Гражданской войны на Дальнем Востоке России.

В 1998 г. в отдельно стоящем здании, памятнике федерального значения «Доходный дом Б.П. Люббена», начал работу Музей археологии. Тогда же был открыт Детский музейный центр.