投溫泉博物館前身北投溫泉浴場原建於1913年,佔地約700坪,為兩層樓仿英式磚造建築,是當時台灣最大的公共溫泉浴場。一樓為磚造浴池,二樓為木造休息區,並設有娛樂室等。1945年,國民政府接收台灣之後,此浴場曾一度成為民眾服務社及游泳池,之後不再使用,任其荒廢。
1995年,北投國小的一群師生發現這棟建築具有保留意義與相當的歷史價值,幾經陳情都沒有下文,最後陳情書到了居住北投時任國大代表的許陽明手上,許陽明利用其與當時台北市市長陳水扁的關係,很快就指定成了三級古蹟,並與當地居民開始組成推動小組,推動成為「居民親手打造自己社區的博物館」,保留這個公共溫泉浴場成為「北投溫泉博物館」。
1998年北投溫泉博物館由台北市政府著手修復成史蹟類保存博物館。工程分為兩個階段,第一階段是拆除一些岌岌可危的建築體,以及補強管線等。第二階段則是修復與再利用工程。此次主要是為了與鄰近的北投溫泉親水公園一起規劃。這一段時期的修復,參考了許多舊照片和耆老口述,將溫泉博物館內部與外部盡量回復日治時期舊貌。可惜博物館不少珍貴的文物已經遺失,如西側一樓拱窗的彩繪玻璃,現在是複製品。
北投溫泉博物館,以北投溫泉發展史為主題,從溫泉的原理、北投石、火山(一樓展場)到後期北投溫泉鄉發展史、凱達格蘭族歷史「北投社原住民」、北投產業和台灣好萊塢等規劃。溫泉博物館館內最珍貴的眾多北投石,全部由許陽明出面向中華礦石協會,特別是陳嘉林理事長,還有諸多礦石收藏家商量,呼籲「讓北投石回家」時,紛紛捐出讓許陽明一起交由溫泉博物館收藏的珍貴國寶。