大阪大学は、その精神的源流である大坂町人の学問所の懐徳堂と適塾から多くの文化財を継承するとともに、1931年の創立以来の教育研究の成果として多数の学術標本を収集保存してきました。しかしこれらの貴重な標本を研究室や部局の枠を超えて統一的に保存・活用する組織がなく、学内の各所に分散して所蔵されている標本のもつ情報を一元的に管理し、学内の教職員や学生はもとより、学外の方々にも容易にその情報を利用できるシステムを整備することが急務となっていました。
　一方、1995年度に学術審議会学術情報資料分科会によって「ユニバーシティ・ミュージアムの設置について」が報告され、全国の大学で博物館の開設が進められることになりました。そこで、大阪大学でも博物館設立準備委員会が設置され、2002年4月に大阪大学総合学術博物館が全国で第8番目の国立大学総合博物館(省令施設)として発足しました。 
　2002年10月には、「いま阪大で何が？－人間・地球・物質」のテーマで設立記念展を大阪歴史博物館・NHK大阪放送会館アトリウムにて行いました。それ以降、学内組織はもちろんのこと、大阪歴史博物館、NHK大阪放送局、豊中市教育委員会、千里ライフサイエンスセンター等、さまざまな学外組織と連携を行いつつ、企画展・特別展等をはじめ、さまざまなイベントを開催しています。
　2004年4月には、イ号館（2011年４月に全面改装し、大阪大学会館と改称）1階に「マチカネワニとキャンパスの博物誌」をテーマにした展示場を開設しました。2005年8月には、旧制高校の教材標本等を待兼山修学館（旧医療技術短期大学部本館）に移設し、史料準備館として一般公開を行いました。待兼山修学館は、建物ごと全面改装し、2007年8月より3階建て＋屋上ルーフテラスの待兼山修学館展示場として一般公開しています。待兼山修学館展示場は、1階にミュージアムカフェも併設し、教職員だけでなく広く地域の憩いの場としても活用され、今日に至っています。2012年には、待兼山修学館展示場に隣接する高機能収蔵庫が竣工し、適塾資料など貴重な学術標本を万全の体制にて保存できる設備が整いつつあります。