ศูนย์ประวัติศาสตร์พระราชวังจันทน์ ตั้งอยู่ทางด้านทิศใต้ของพระราชวังจันทน์ อาคารศูนย์ประวัติศาสตร์แห่งนี้ เกิดขึ้นจากความร่วมมือของหน่วยงานทั้งภาครัฐและและเอกชน ได้แก่ กรมศิลปากร มูลนิธิเย็นศิระเพราะพระบริบาล บริษัท ปตท.สำรวจและผลิตปิโตรเลียม จำกัด(มหาชน) และจังหวัดพิษณุโลก สร้างขึ้นเพื่อจัดแสดงเรื่องราวเกี่ยวกับ เมืองพิษณุโลก พระราชวังจันทน์และการเทิดพระเกียรติสมเด็จพระนเรศวรมหาราชสมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี เสด็จพระราชดำเนินทรงวางศิลาฤกษ์อาคารศูนย์ประวัติศาสตร์พระราชวังจันทน์ เมื่อวันพฤหัสบดีที่๑๗ ธันวาคม พ.ศ. ๒๕๕๒ และเสด็จพระราชดำเนินทรงเปิดป้ายอาคารศูนย์ประวัติศาสตร์พระราชวังจันทน์ เมื่อวันที่๑๙ ธันวาคม พ.ศ. ๒๕๕๘ การจัดแสดงนิทรรศการถาวรภายในศูนย์ประวัติศาสตร์พระราชวังจันทน์