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。
