刘胡兰纪念馆前身为刘胡兰陵园,始建于1956年,1957年1月12日,刘胡兰就义10周年时落成并对外开放。1959年改称刘胡兰纪念馆。1959年、1976年曾两度调整布局，重新整修扩建。现占地面积63000余平方米，位居全国个人烈士纪念馆首位。主要建筑由毛泽东题词纪念碑、刘胡兰事迹陈列室、七烈士纪念厅、刘胡兰雕像、陵墓和观音庙等组成。整体建筑以纪念碑于陵墓为中轴线对称分布，凝重典雅。
为纪念刘胡兰英勇就义50周年，1996年又实施了较大规模的维修改造工程，增设了刘胡兰事迹影视室，纪念刘胡兰就义50周年书画室以及党和国家领导人的题词碑。在中国革命战争年代献身的英烈中，刘胡兰是唯一的以为由毛泽东、邓小平、江泽民三代领导人题词的革命烈士。
刘胡兰纪念馆是中宣部命名的“全国百个爱国主义教育示范基地”，是团中央、民政部命名的“全国青少年教育基地”、“爱国主义教育基地”，是国家教委（现教育部）、团中央、民政部、文化部、国家文物局、解放军总政治部联合授予的“全国百个中小学爱国主义基地”，也是山西省、吕梁地区确定的“爱国主义教育基地”、“德育基地”和“国防教育基地”。