Po wyzwoleniu rozpoczęto starania o reaktywację placówki, a głównym ich orędownikiem był tutejszy regionalista, Kazimierz Janczykowski. W latach 1953–1969 przeniesiono zbiory z gmachu Gimnazjum do wyremontowanego budynku dawnego Kolegium Pijarów przy ul. Lubelskiej. W 1972 roku przy muzeum powstała „Galeria 72”, która dała początek galerii sztuki współczesnej.
W latach 80. XX wieku placówka uzyskała kolejne budynki: dawną cerkiew przy ul. św. Mikołaja oraz kamienicy przy ul. Lubelskiej 57. Natomiast w 1999 roku przejęła budynek przy ul. Lubelskie 56a.
W 1976 roku, w związku z utworzeniem województwa chełmskiego, placówka otrzymała nazwę Muzeum Okręgowe w Chełmie. Natomiast w 1999 roku nazwę tę zmieniono na Muzeum Ziemi Chełmskiej. W 2009 roku muzeum nadano imię Wiktora Ambroziewicza.
W 2010 muzeum zostało odznaczone Srebrnym Medalem „Zasłużony Kulturze Gloria Artis”.
Zbiory W muzeum prezentowane są następujące wystawy stałe: „Skarby przyrody” (od 2010 roku), prezentująca eksponaty przyrodnicze, geologiczne i paleontologiczne. Wśród eksponatów znajdują się okazy tutejszej fauny i flory (m.in.