Трехэтажный дом старинной архитектуры на ул. Красной Пензы хранит память о прогрессивном педагоге и общественном деятеле второй половины ХIХ в. Илье Николаевиче Ульянове и его учениках, один из которых Нил Федорович Филатов является одним из основоположников русской педиатрии. Это здание, удаленное вглубь большого двора и отделенное от красной линии улицы высокой чугунной решеткой художественного литья, строилось в 1847-1851 гг. В 1852-1863 гг. здесь размещался дворянский институт, в котором в 1855-1863 гг. старшим преподавателем физики и математики служил И.Н. Ульянов. К северу и югу от торцов здания симметрично расположены два служебных корпуса, в одном из которых, после реконструкции, в апреле 1970 г. был открыт музей И.Н. Ульянова, а в сквере в1969 г. установлен памятник И.Н. и М.А. Ульяновым (скульптор А.А. Фомин).
В проведении исследовательских работ и сборе материалов для музея принимали участие сотрудники областного краеведческого музея, государственного архива, областной библиотеки им. М.Ю. Лермонтова. Над разработкой научно-экспозиционной документации и созданием первой экспозиции работали Н.П. Зобнина и В.А. Мочалов, проект архитектурно-художественного решения экспозиции разработали Э.С. Иодынис и В.Т. Москалец.
Экспозиция развернута в четырех залах и отражает историческую обстановку в Пензенской губернии середины ХIХ в. и общественно-педагогическую деятельность Ильи Николаевича Ульянова, последовательно выступавшего за всеобщее и равнодоступное образование. В музее представлены редкие материалы пензенских сослуживцев И.Н. Ульянова – педагогов и общественных деятелей В.И. Захарова, В.Х. Хохрякова, В.А. Ауновского, А.И. Соколова, А.П. Горизонтова, Н.П. Орлова, В.И. Логинова, а также их учеников юриста и литератора Н.П. Петерсона, врачей братьев Н.Ф. и П.Ф. Филатовых, членов ишутинского кружка Н.П. Страндене, П.Д. Ермолове, Д.А. Юрасове.
Отдельные экспозиционные комплексы посвящены семье Ульяновых: Илье Николаевичу Ульянову и Марии Александровне Бланк, познакомившихся в Пензе, их детям: пензенским соратникам В.И. Ленина – В.А. Карпинскому, В.В. Кураеву, Н.Ф. Измайлову, Н.Г. Маркину.
Большое внимание посетителей музея вызывают подлинные физические приборы, которые И.Н. Ульянов использовал в качестве наглядных пособий на своих уроках; книги из фундаментальной библиотеки пензенской гимназии и дворянского института, мебель и бытовые вещи той эпохи, копии научных работ И.Н. Ульянова по метеорологии, созданные в Пензе, подлинные художественные работы (картины, скульптура), различные макеты.
В фондах музея хранятся архивные, изобразительные и печатные материалы, мемориальные вещи братьев Филатовых, Н.П. Орлова, Н.П. Петерсона, А.И. Соколова, А.П. Горизонтова, А.А. Косминского, Д.А. Юрасова, Н.П. Страндена и др., бережно сохраненные и переданные их потомками. Большой вклад в комплектование музейных коллекций и совершенствование экспозиции внесла старейший музейный работник области А.Ф. Головина, отмеченная орденом «Знак Почета».
В 1988-1996 гг. музей И.Н. Ульянова находился в составе Пензенского государственного объединенного краеведческого музея, в 1996-2005 гг. являлся учреждением дополнительного образования, с 2006 г. на правах отдела входит в состав Пензенского государственного краеведческого музея.
Музей И.Н. Ульянова занимает достойное место среди учреждений культуры области и является одним из образовательных и воспитательных очагов.