Один из первых стационарных музеев города — Музей истории Полтавской битвы (27.06.1709), открытый в июне 1909 года по инициативе известного краеведа И.Павловского по случаю 200-летнего юбилея баталии. В годы гражданской войны после нескольких грабежей музей временно прекращает свою деятельность. Возобновляет ее 23 сентября 1950 года в здании бывшего военного госпиталя ветеранов последней русско-турецкой войны 70-х годов XIX столетия.

В 1981 году музей и комплекс памятников, связанных с Полтавской битвой, объявлены Государственным историко-культурным заповедником «Поле Полтавской битвы» общей площадью 771,5 га. Нынешние залы музея содержат уникальные экспонаты конца XVII столетия и периода Северной войны (1700-1721): портреты украинских гетманов, гравюры, медали, коллекцию холодного и огнестрельного оружия европейского и восточного образца, личные вещи Петра I.

В наибольшем зале музея — высокохудожественная диорама с изображением последних минут Полтавской битвы. На территории компактного музейного городка находятся: Братская могила погибших российских солдат (1709 — нач. XX ст.), памятник Петру I (А. Адамсон, 1915), Сампсониевская церковь (1856-1907) и другие объекты.