Inaugurato nel 1999, ha riunito in un'unica sede la Sala Piancastelli, già riordinata nel 1988 presso il municipio, e l'Antiquarium comunale che dal 1983 custodiva, insieme a testimonianze storico artistiche locali, i materiali archeologici frutto delle ricerche e scoperte effettuate sul territorio negli ultimi decenni.

Oggi il Museo civico si articola in tre distinte sezioni, artistica, storica ed archeologica, con raccolte rinnovate ed accresciute, dotate di apparati esplicativi e didattici.

- Nella sezione artistica sono esposte opere che coprono un arco cronologico che va dal XIV al XX secolo. Sono presenti quasi esclusivamente artisti locali scomparsi, la cui documentazione è uno degli obiettivi che persegue il Museo. I nuclei principali, per qualità e quantità sono rappresentati dalle opere di Giovanni Piancastelli e Giuseppe Guidi: il primo con numerosi disegni a penna e dipinti ad olio, il secondo con acqueforti, disegni e smalti su rame estremamente originali. Oltre alle medaglie e placchette di Giovanni Bernardi, scultore ed incisore attivo nel XVI secolo, vi sono alcune rare opere del pittore e patriota Sebastiano Fanelli. L'attività dello scultore Angelo Biancini è documentata da una grande Annunciazione in ceramica, alcuni bronzetti ed un gesso dorato di figura materna. Altri artisti presenti sono Giovanni Antonio Antolini, Cassiano Balducci, Mario Morelli e Fausto Ferlini.

- Nella sezione storica sono conservate testimonianze molto varie: una raccolta di campane, con l'ottocentesca campana della stazione ferroviaria decorata da un raro bassorilievo di locomotiva a vapore, alcune interessanti targhe devozionali in ceramica, vecchi timbri della municipalità. Tra i cimeli garibaldini una sciabola, un cappello ed una foto di Garibaldi. Vi sono inoltre piccoli bronzi, frammenti lapidei, ceramiche domestiche ed una piccola collezione di monete pontificie e italiane dal XVII al XX secolo.

- La sezione archeologica, raccoglie materiali e reperti che documentano la frequentazione umana del territorio di Castel Bolognese dalla Preistoria al periodo post-medievale. Sono esposti materiali pre-protostorici, utensili in selce e ceramiche, frutto di raccolte di superficie, mentre il periodo romano è documentato da una quantità estremamente varia di reperti: monete, frammenti delle più diffuse tipologie ceramiche, vetri, piccoli oggetti in osso e bronzo. Sono state ricostruite due tombe, una alla cappuccina ed una a cassa, ed esposti i relativi corredi ceramici costituiti da vasellame di uso comune.