Мемориальный дом-музей выдающегося хирурга, основоположника нейрохирургии в России, академика, первого президента Академии медицинских наук СССР, Героя Социалистического труда Николая Ниловича Бурденко (1876–1946) был открыт 21 октября 1976 года, к 100-летию со дня его рождения. Экспозиция разместилась в доме его родителей, перенесенного с ул. Пески на территорию Пензенской областной больницы, которой в 1958 году было присвоено имя Н. Н. Бурденко. С 2011 года музей является отделом Пензенского государственного краеведческого музея.
3 июня 2014 года в Пензе открылась обновленная экспозиция мемориального дома-музея. В экспозиции представлены материалы, рассказывающие о научной и личной жизни выдающегося врача. Главная ценность этой экспозиции – ее мемориальность.
В экспозиции хорошо представлен пензенский период жизни Н. Н. Бурденко, связанный с учебой Николая Бурденко в духовных заведениях, работой в Пензенской губернской больнице. Сегодня музей Бурденко располагает, возможно, самой обширной коллекцией мемориальных вещей и документов семьи Бурденко: обмундирование Николая Ниловича, его мебель, книги, столовое серебро, орден Красной Звезды, портативный хирургический набор, принадлежавший врачам Пензенской земской больницы начала ХХ века и многое другое.
