豐、鎬二京是當時全國政治、經濟、文化的中心。公元前771年，西周滅亡後，豐鎬失去了都城的職能，變成一片廢墟。經西漢、東漢等朝代破壞後，大約至唐宋以後，人們已不知豐鎬都城所在。
豐鎬遺址車馬坑陳列館從1933年開始，考古工作者對豐鎬遺址開展了一系列的考古調查，尤其是解放後，調查工作取得明顯突破，陸續在灃河中游兩岸發現大片西周遺蹟，發現和發掘大型夯土基址、古墓葬、車馬坑、青銅器窯藏等多處，基本確定了遺址的範圍。1956年陝西省人民政府公布豐鎬遺址為第一批省級重點文物保護單位；1961年國務院公布豐鎬遺址為第一批全國重點文物保護單位；1992年陝西省人民政府公布豐鎬遺址保護範圍為25平方公里；1981年西安市政府建立了豐鎬遺址保管所，作為保護豐鎬遺址的專職機構。期間，遺址地區逐級成立了民眾性文保小組，配合省市文管部門展開工作。
1956年，考古工作者在豐京遺址區張家坡墓地內，共發現西周車馬坑7座，現已發掘了4座，並於1972年在遺址上修建了保護廳，對保存最完整的二號車馬坑進行了修復展示，共展出兩輛車、六匹馬、一名殉葬人，展覽面積200平方米。1994年又在遺址上修建了豐鎬遺址陳列室，通過30餘件展品，重點介紹了西周王朝建立以及衰敗歷史、遺址發掘與保護成果等具體情況。
在學術科研方面，先後編輯出版了《灃西發掘報告》、《周都豐鎬位置商榷》、《鎬京五號宮室》、《長安張家坡西周井叔墓發掘簡報》、《長安張家坡銅器群銘文匯釋》、《記長安花園村兩墓青銅器》等著作。
博物館現有在編人員10人，其中初級職稱以上6人。
