长江文明馆由武汉市人民政府联合长江水利委员会、武汉大学兴建，于2013年11月13日破土动工，2015年9月25日落成开放，馆舍面积3.1万平方米，展览面积1.28万平方米，分《序厅》、《走进长江厅》、《感知文明厅》和《梦幻长江厅》，拥有藏品9141件。
常设展览“长江之歌，文明之旅”，以水孕育人类，人类创造文明，文明融于生态为主线，利用长江流域典型的文物标本，集中展示了长江的自然生态和历史文明。其中不乏憨态可掬的国宝大熊猫，濒临灭绝的中华鲟，“植物活化石”珙桐，反映藏滇文化的唐卡、铜鼓，反映荆楚文化的铜尊缶、曾侯昃剑、铜方豆、大府铜量，反映吴越文化的良渚玉琮等标本与文物精品。
体验厅《梦幻长江》是博物馆展览中的一大创新，它以长江干流各省区最优美的自然风光与最经典的人文景观为题材，打造了一个大型沉浸式体验项目，让人们用10分钟时间领略长江的自然之美、人文之最。
截至2019年底，长江文明馆已免费接待观众350万人次，先后被联合国教科文组织授予“嘉许状”，被国家水利部授予“国家水情教育基地”，被湖北省、武汉市分别授予省（市）爱国主义教育基地称号，其常设展览“长江之歌 文明之旅”荣获第十四届（2016年度）全国博物馆十大陈列展览精品推介“精品奖”以及2016年湖北省博物馆六大陈列展览精品奖，受到了同行和观众的一致好评。