В начале 20-х годов ХХ века музей пополнили художественные произведения из поместий графов Бобринских, Браницких, Балашовых, Кантакузенов. Позже к собранию добавили археологические находки, сделанные на территории края. В те же годы создана мемориальная комната Т. Шевченко. Невосполнимые потери музей понес в годы Второй мировой войны: уничтожены при эвакуации и вывезены в Германию до четырех тысяч экспонатов. В послевоенные годы музей возобновил свою работу. Собрание пополнилось историческими материалами военных лет, продолжилась научно-исследовательская работа, росли фонды. В 70-х годах ХХ века встал вопрос о строительстве специального здания. Местные архитекторы С. Фурсенко, М. Собчук, Л. Кондратский разработали проект оригинального здания, которое было построено в 1985 году. Сейчас музей имеет 30 экспозиционных залов, в которых представлены материалы о природе, этнографии, археологии, истории края XIV-XX веков. На обозрение представлены 12 тысяч экспонатов, в том числе раритетные предметы, относящиеся к периоду деятельности Б. Хмельницкого и казацкому времени в целом, старинные иконы, более 300 прижизненных и посмертных изданий произведений Т. Шевченко в разных странах.