Na bazie zachowanych zbiorów otworzone 1 VI 1956 r. nowe muzeum, tym razem jednak państwowe, pod nową nazwą (początkowo Muzeum w Sandomierzu, od 1976 Muzeum Okręgowe) i w nowej lokalizacji – w Kamienicy Oleśnickich (do 2001). Po utworzeniu w roku 1975 województwa tarnobrzeskiego wydatnie wzrosły środki na rozwój muzeum, co skutkowało szybką rozbudową zbiorów, zwiększeniem działów muzealnych z dotychczasowych dwóch do czterech i dużym powiększeniem powierzchni wystawienniczych, zarówno dzięki uzyskaniu kilku sal w ratuszu (1978–2003), jak i w efekcie otwarcia dwóch oddziałów zamiejscowych: w Wiktorynie Zagrodę Pamięci Narodowej poświęconą dziejom regionalnej partyzantki Armii Ludowej (1977–1991) oraz Muzeum Czynu Zbrojnego w Janowie Lubelskim (od 1986) i Oddział Literatury im. Jarosława Iwaszkiewicza w sandomierskiej kamienicy przy ulicy Katedralnej(w 1980).
W roku 1986 muzeum ulokowano w zamku sandomierskim, stopniowo, w miarę remontowania kolejnych partii zamku, likwidując wszystkie pozostałe siedziby placówki (oddział w Janowie przekształcono w 1993 roku w odrębne muzeum) i przenosząc doń zbiory i personel, tak że od 2013 muzeum jest znów placówką jednooddziałową.