Muzeja pirmsākumi meklējami 1918. gada aprīlī, kad Ludzas ģimnāzijas audzēkņi direktors S. Saharova un vēsturnieka L. Fogta vadībā sarīkoja 2 ekskursijas: 24. aprīlī – uz Ludzas pilskalnu un Odukalnu. Pilskalnā audzēkņi noklausījās lekciju par Ludzas vēsturi, Odukalnā – par arheoloģiskiem izrakumiem IX-XIII gs. latgaļu kapulaukā, kurus veica Maskavas arheologi J. Romanovs un V. Sizovs 1890.-1891.gadā. 27.aprīlī pie kolekcionāra L. Fohta audzēkņi iepazinās ar arheoloģiskajiem eksponātiem. Radās doma izveidot muzeju.
1918. gada decembrī Ludzas krievu ģimnāzijas zinātniski literārajā žurnālā „Junaja misļ” (“Jaunā Doma”) Nr.1 publicēts raksts par vēstures muzeja nodibināšanu un aicinājums nodot muzejam senus vēsturiskus, arheoloģiskus, etnogrāfiskus eksponātus, grāmatas, monētas u.c. priekšmetus. Par ģimnāzijas, atvērtās 1917. gada 14. janvārī, direktoru tika nozīmēts Sergejs Saharovs.
1920. gada 5. augustā Ludzas apriņķa priekšnieks Jezups Soikans Ludzā nodibināja Latgaliešu kultūras veicināšanas biedrību, atvēra lasītavu un vēsturiskā inventāra muzeju. Jau 1923. gada sākumā notika Latgales mākslas un vēstures lietu izstāde Ludzā. Tā bija pirmā latgaliešu mākslinieku izstāde. Līdz ar mākslas darbiem te bija ierīkota arī Latgales senatnes nodaļa ar nelielu eksponātu skaitu. J. Soikanam radās doma pie latgaliešu kultūrveicināšanas biedrības veidot etnogrāfisko un vēstures lietu muzeju. J. Soikans sāka aktīvi vākt arheoloģiskos priekšmetus un vecos latgaliskos rakstus. 1924. gadā muzejā skaitījās 38 arheoloģiskie priekšmeti, 50 monētas un viena grāmata latgaliešu valodā.
Kā Vēstures muzejs Ludzā tas pastāvēja līdz Otrajam pasaules karam. Muzejā skaitījās jau 1500 eksponātu. Bet kara laikā muzeja telpa tika izdemolēta un priekšmeti iznīcināti.
Marija Rancāne – Ozola grāmatā „Man bija sešpadsmit…” (Rīga, 1997) apraksta 1944. gada augusta notikumus Ludzā, kad te bija apmeties Vilis Lacis un pilsēta uz dažām dienām bija kļuvusi par Padomju Latvijas galvaspilsētu: „Vilis Lācis ātriem soļiem staigāja pa istabu un … sašutis runāja: Jūs tikai padomājiet!…mūsu karavīri pāris diennaktīs to [muzeju] pārvērtuši par cūkkūti. Visi priekšmeti sadauzīti vai izlietoti sadzīvē, dokumenti vienkārši nopīpēti, telpas piegānītas!”
Tūlīt pēc kara Ludzā sākas aktīva muzeja atjaunošana. Par to liecina 1945. gada 14.februārī avīzē „Ļucinas taisnība” publicēts raksts „Vēstures muzeja atjaunošana Ludzā”. Atjaunotā muzeja mērķis bija – materiālu vākšana un Lielā Tēvijas kara notikumu atainošana. Par muzeja vadītāju strādāja mākslinieks Vitālijs Kalvāns. No jauna muzejs tika atvērts 1945. gada 23. februārī Ludzā, Dārzu ielā 11. Mūsdienās šī ēka nav saglabājusies. Pēc nepilniem diviem gadiem 1947. gada 1. aprīlī Ludzas rajona darba ļaužu deputātu padome nolēma Ludzas luterāņu baznīcu nodot muzeja vajadzībām. Līdz 1956. gadam muzejs atradās luterāņu kirhā.
1956. gadā muzeja ierīkošanai tika nodota ēka, kur muzejs atrodas pašreiz. Šajā vietā kādreiz ir bijusi ģenerālmajora J.Kuļņeva (1763. – 1812.) vecāku māja. Līdz mūsdienām tā nav saglabājusies. Šajā vietā 19. gs. 40. gados tika uzcelta vienstāvu muižniecības sapulču māja. 19. gs. 70. gados ēkā izvietojās miertiesa. 1901. gadā bija izstrādāts ēkas pārbūves projekts, kurā paredzēja celt otro stāvu un piebūvi. Projektu īstenoja tikai 1914. gadā, kad noslēdza līgumu ar Ševteli Movševu Pļavinu par ēkas otrā stāva uzbūvi.
No 1956. gada šajā ēkā atrodas Ludzas Novadpētniecības muzejs.
1958. gada 16. septembrī Latvijas PSR Kultūras ministrija izdeva pavēli Nr. 861 „Par Ludzas Novadpētniecības muzeja filiāles atvēršanu Rēzeknē”. Un pēc gada tika atklāts Rēzeknes Novadpētniecības muzejs kā Ludzas Novadpētniecības muzeja filiāle.
Nepilnus 30 gadus (no 1947. gada 2. decembra līdz 1976. gada 1. martam) par muzeja direktoru strādāja sava dzimtā novada patriots, ļoti zinošs un erudīts cilvēks Jezups Timoškāns.
Jezups Timoškāns dzimis 1918. gada 8. jūnijā Ludzas apriņķa Mērdzenes pagastā zemnieka ģimenē. Mācījies Ludzas arodskolā, kā arī studējis tēlniecību Latvijas Akadēmijā, bet to nepabeidza. Sevi ir izmēģinājis dažādās darba vietās un amatos: strādājis gan par grāmatvedi, gan par dekoratoru un zīmēšanas skolotāju, bet savu īsto vietu bija atradis Ludzas muzejā. Viņam bija daudzpusīgas intereses: grieza kokā un kaulā, veidoja metālkalumus, akmens un ģipša skulptūras. Bija kaislīgs mednieks un zvejnieks, pats izgatavoja dzīvnieku un putnu izbāzeņus, kuri ilgus gadus priecēja muzeja apmeklētāju acis. 1967. gadā notika Latvijas muzeju sacensības, kurās J.Timoškāna vadīts Ludzas muzejs ieguva I vietu un tam tika piešķirta III kategorija, bet Vissavienības konkursā 1970.gadā, kurā piedalījās 3600 muzeju, Ludzas Novadpētniecības muzejs tika apbalvots ar II pakāpes diplomu.
Ilggadīgs muzejs direktors aizgājis aizsaulē 1990. gada 6. aprīlī un apbedīts Ludzas pilsētas kapos.
Pēc Jezupa Timoškāna muzeja darbu vadīja Pāvels Naglis, Valfrīds Rancāns, Silvija Gailāne, Ivars Bārbals, Inga Prikule. No 2012.gada augusta Ludzas Novadpētniecības muzeju vada Milāna Bule
Sākot ar 1974. gadu muzeja Brīvdabas nodaļā katru vasaru tiek rīkoti Etnogrāfiskie svētki ar Tautas daiļamata meistaru (audēju, podnieku, pinēju0 darinājumu tirdziņu. Pasākumu kuplina novada folklora ansambļu un kopu uzstāšanās.
Ludzas Novadpētniecības muzeja Brīvdabas un etnogrāfijas nodaļu uzsāka veidot 1957. gadā. Tajā izvietoti mūsu rajona lauku celtniecības objekti, kas raksturo galvenās lauku celtniecības tradīcijas 19. gs.b. – 20. gs. sāk. Objektos iekārtotās ekspozīcijas ļauj iejusties zemnieku ikdienas ritumā, sadzīvē un ir savdabīgas katras saimes rakstura un sadzīves tradīciju atspoguļotājas.
Unikālākais un vecākais Brīvdabas un etnogrāfijas nodaļas objekts „Dūmistaba” – celta 19. gs. I ceturksnī Ludzas raj. Istalsnas pag. Bobīšu c., uz muzeja brīvdabas teritoriju pārvesta 1958. g. ar visu tās inventāru. Divdaļu dzīvojamā ēka, kas sastāv no nama – neapkurināmās bezgriestu telpas – sincēm, un dzīvojamās telpas, tika izmantota dzīvošanai līdz pat 20. gs. sāk. Tā glabā sevī atmiņas par bezzemnieku Vrubļevsku 3 paaudzēm. Dūmistabas ekspozīcija spilgti ataino novada trūcīgo zemnieku smagos dzīves apstākļus un nabadzīgo iedzīvi 19. gadsimta II pusē.
Brīvdabas un etnogrāfijas nodaļas objekts „ Zemnieku māja” celta 19. gs. 2 ceturksnī Ludzas raj. Ciblas pag. Voloju c. Tā ir vientelpas dzīvojamā ēka ar krievu tipa krāsni. Tāda veida dzīvojamās mājas raksturīgas tieši Latgalē. Tajās galvenokārt mitinājušies samērā trūcīgi zemnieki vai arī jaunas ģimenes, kuras uzsāka savas saimniecības izveidošanu.
Viena no lielākajām celtnēm zemnieku sētā ir rija. Brīvdabas un etnogrāfijas nodaļas objekts„Rija” celta 1927. g. Ludzas raj. Mērdzenes pag. Šmatu c. Uz muzeja teritoriju pārvesta 1970. g. Zem kopējā jumta atrodas 2 galvenās telpas: rija labības žāvēšanai un kuls labības kulšanai un vētīšanai, kā arī piebūve ar piedziņu linu kuļamajai mašīnai. Rijā izvietoti 19.gs.b. – 20. gs.s. linapstrādes darbarīki.
Barisu staba vējdzirnavas jeb bucenes uz LdNM brīvdabas teritoriju pārvestas 1949. g. no Nirzas pag. Barisu sādžas. Sešspārnu vējdzirnavas celtas 1891. g. Tā kā to īpašnieka senči ieceļojuši Ludzas rajonā no Igaunijas, iespējams šo mazo vējdzirnavu variants uz Barisu sādžu aizgūts no igauņiem, jo Igaunijas salās un ziemeļrietumu daļā bija daudz līdzīgu mazo vējdzirnavu. 1976. g. no Preiļu rajona Gailumu pag. Dūbu c. uz LdNM Brīvdabas un etnogrāfijas nodaļu pārvesta Polikarpa Vilcāna keramikas darbnīca, kurā tapuši izcilā Latgales podnieka darbi. Līdz 1926. g. tā kalpojusi kā Vilcānu dzimtas dzīvojamā māja. Tad, kad Polikarps uzcēlis sev jaunu māju, veco viņš pārvērtis par darbnīcu. Zem kopējā jumta atrodas darbnīca un keramikas apdedzināšanas ceplis.
Etnogrāfijas un brīvdabas teritorijā uzsākts jauniegūtā celtniecības objekta – „Jaunsaimnieka māja” pārvešanas darbi. Māja celta Ludzas raj. Mērdzenes (tagad Pušmucovas) pag. Avīšu c. 20. gs. 40-tajos gados. Mājai īpašu kultūrvēsturisko nozīmi piešķir gan tas, ka māja ir spilgts piemērs zemnieku celtniecības tradīcijām pēc iziešanas viensētās, gan tas, ka šajā māja dzīvojis Latgaliešu dzejnieks, pedagogs Jōņs Silkans.
Muzejs savu iespēju robežās izglīto vietējo sabiedrību, kā arī tūristus, sniedz priekšstatu par Ludzas novada kultūrvēstures vērtībām, dabu un etnogrāfiju, palīdz saglabāt, izplata un attīsta nacionālo kultūru, audzina saudzīgu attieksmi pret kultūrvēsturisko mantojumu, attīsta bērnu un jaunatnes radošās spējas, rada labvēlīgus apstākļus personības garīgai attīstībai, audzina nepieciešamību sazināties ar pieminekli – vēstures, dabas vai cilvēka radošās pašizpausmes objektu.
Ludzas Novadpētniecības muzejs rīko pārskata un tematiskās ekskursijas muzejā un pilsētā, tematiskos pasākumus, sniedz zinātniskās konsultācijas, atklāj izstādes, organizē tikšanās ar izciliem novadniekiem, organizē radošos vakarus un atceres dienas, konferences, seminārus.