Атырау облыстық тарихи-өлкетану музейінің бөлімдері :
-ғылыми зерттеуді қамтамасыз ету (жалпы тарих, археология және этнография) бөлімі;
- ғылыми зерттеуді қамтамасыз ету (қазіргі заман тарихы) секторы;
-қорларды ғылыми-зерттеушілік қамтамасыз ету бөлімі;
-экскурсиялық-бұқаралық жұмыс бөлімі;
-экспозициялық қамтамасыз ету бөлімі;
Ғылыми зерттеуді қамтамасыз ету (жалпы тарих, археология және этнография) бөлімі
Жалпы тарихты ғылыми тұрғыдан зерттеумен айналысатын бөлім археологиялық зерттеулер жүргізу, музейдің ғылыми қорындағы археологиялық және этнорграфиялық жәдігерлерге сараптаулар жасап, оларды хаттап құжаттау, археологиялық және этнографиялық тақырыптарға көрмелер мен экспозициялар жасақтау, мәдени шаралар мен тағылымдық сабақтар өткізумен айналысады. Этнограф, эколог, геолог ғалымдармен, зергерлермен, қолөнер шеберлерімен кездесулер ұйымдастырып, ғылыми-тәжірибелік конференциялар өткізеді.Сонымен қатар, этнографиялық мен археологиялық экспедициялар ұйымдастырып, облыс аумағындағы тарихи-мәдени ескерткіштерге қазба және барлау жұмыстарын жүргізеді. Осы экспедициялар нәтижесінде, жаңадан анықталған тарихи-мәдени объектілерді қорғауға алу үшін, арнайы қорғау тізіміне алуға уәкілетті органдарға ұсыныстар береді.
Көрмелік жұмыстар бойынша көрермендерге толыққанды ақпараттарды жеткізіп,асыл мұраларымызды көпшілік назарына ұсына отырып олардың тарихымызға деген қызығушылығын ояту, ұлттық құндылықтарды насихаттау, жәдігерлердің маңызын түсіндіру және көрермендердің рухани мәдениетін арттыруды көздейді.
Ғылыми зерттеуді қамтамасыз ету (қазіргі заман тарихы) секторы
Қазіргі кезең тарихын ғылыми тұрғыдан зерттеумен айналысатын бөлімінің негізі музейдің алғаш ашылуы жылдарынан бастау алады. Бөлімнің басты міндеті - өлкеміздің тарихын, ата-бабаларымыздан жеткен мәдени мұраларды жинақтау, тарихи тұлғаларымыздың өмірі мен қызметін баяндайтын деректер мен материалдарды зерттеу болып табылады. Осы зерттеулер нәтижесінде өлке тарихына қатысты «Өлке тарихы», «Екінші дүние жүзі тарихы», «Өлке мәдениеті және әдебиеті», «Елбасы және Тәуелсіз Қазақстан тарихы» экспозициялық залдарын жасақтап, көрермен назарына ұсынады. Сонымен қатар, өңіріміздегі кәсіпорындар мен мекемелердің құрылуы мен даму тарихын жинақтап, зерттеп, насихатаумен айналысады.
Қорларды ғылыми-зерттеушілік қамтамасыз ету бөлімі
Музейдің ғылыми қорын толықтыру, есепке алу, музейлік заттарды ғылыми тұрғыда зерттеу, өңдеу, сипаттап жазу, оларды таңбалау, сақтау орнын ұйымдастыру, түгендеу, тексеру жұмыстарымен айналысады. Музей қорының құрылымы мен құрамы негізгі, ғылыми қосымша және уақытша қордан құралады. Музейдің ғылыми қорында - тарихи маңызы бар құнды музейлік фото-құжаттар, археологиялық қазба жұмыстары барысында табылған археологиялық жәдігерлер, нумизматикалық материалдар, этнографиялық және зергерлік бұйымдар, қару-жарақтар, бейнелеу өнері туындылары топтастырылған.
Экскурсиялық – бұқаралық жұмыс бөлімі
Экскурсиялық – бұқаралық қызмет көрсету бөлімі экскурсиялық бағдарламаларды жасақтап, музей экспозициясының тақырыптары бойынша әдістемелік құжаттарды дайындап, экскурсияларды, лекцияларды, жылжымалы көрмелерді және кешенді шараларды ұйымдастырады.
Бөлім қызметкерлері қала мен облыстық оқу орындарымен, туристік және басқа да мекемелермен қарым-қатынасты нығайтып, музей экспозицияларының көрмелеріне, экскурсиялары мен лекцияларға, шараларға келушілерді тартады.Өлке тарихына және музей жұмыстарына байланысты конференция, семинар, ғылыми отырыстарда ғылыми баяндамалар және бұқаралық ақпарат құралдары арқылы хабарламалар беріп, өлке тарихын насихаттайды.Бөлім жанынан «Жас экскурсовод» клубы құрылған.
Экспозициялық қамтамасыз ету бөлімі
1990 жылдары құрылған бөлім экспозициялық залдар жасақтау, жеке тұлғалардың ғұмырнамаларынан деректі фильмдер түсіру, мекемелерден музейлендіруге тапсырыстар қабылдау, музей бөлімшелерінің музеефикация жұмыстарында кеңестік-ұсыныстар бере отырып, тәжірибелік көмек көрсету жұмыстарын атқарады.
Бөлім музей қорындағы құнды жәдігерлерді жұртшылық назарына ұсыну үшін жаңа экспозициялар мен уақытша көрмелерді құру, әдебиеттер мен деректерді зерттеп ғылыми тұжырымдама жасау, көрме эскиздерін жасақтау, экспонаттарды орналастыру әдістерін жетілдіру, экспозицияны қайта жаңғырту, атаулы көрмелер мен жылжымалы көрмелердің жабдықталуын қамтамасыз ету жұмыстарымен айналысады. Облыс көлеміндегі қоғамдық негізде құрылған музейлерге қолдау білдіріп музеефикация жұмыстарын жүргізеді.