ศูนย์ศึกษาวิจัยและพิพิธภัณฑ์ไดโนเสาร์ มีการจัดพื้นที่ดำเนินงานประกอบด้วย ส่วนนิทรรศการและการจัดแสดง ส่วนสำรวจและวิจัย ส่วนอนุรักษ์ ส่วนคลังตัวอย่าง นอกจากนี้ยังมีห้องประชุมขนาด 140 ที่นั่ง โรงอาหาร ร้านค้าสวัสดิการ ร้านขายของที่ระลึก ศูนย์ศึกษาวิจัยและพิพิธภัณฑ์ไดโนเสาร์เป็นแหล่งเรียนรู้ด้านธรณีวิทยา ธรรมชาติวิทยาและซากดึกดำบรรพ์ มีการจัดกิจกรรมร่วมกับสถานศึกษาต่างๆ และการท่องเที่ยวแห่งประเทศไทยโดยตลอด ศูนย์ศึกษาวิจัยและพิพิธภัณฑ์ไดโนเสาร์ภูเวียง จังหวัดขอนแก่น ซากดึกดำบรรพ์ไดโนเสาร์ชิ้นแรกของไทยพบที่อำเภอภูเวียง จังหวัดขอนแก่น ในปี 2519 โดยนายสุธรรม แย้มนิยม อดีตนักธรณีวิทยาของกรมทรัพยากรธรณี ขณะสำรวจแร่ยูเรเนียม ในหมวดหินเสาขัว ที่อุทยานแห่งชาติภูเวียง บริเวณห้วยประตูตีหมา กระดูกชิ้นนี้มีความกว้างยาวประมาณ 1 ฟุต จากการเปรียบเทียบพบว่ามีลักษณะใกล้เคียงกับไดโนเสาร์ซอโรพอดซึ่งมีขนาดใหญ่ ยาวประมาณ 15 เมตร และจากการตรวจสอบพบว่าเป็นส่วนปลายล่างสุดของกระดูกต้นขาของไดโนเสาร์จำพวกกินพืช การสำรวจไดโนเสาร์ที่ภูเวียงได้เริ่มต้นอย่างจริงจังในปี 2524 โดยนายเชิงชาย ไกรคง นักธรณีวิทยาจากกรมทรัพยากรธรณี ได้พาคณะสำรวจโบราณชีววิทยาไทยและฝรั่งเศสขึ้นไปสำรวจกระดูกไดโนเสาร์ บริเวณยอดห้วยประตูตีหมา อำเภอภูเวียง คณะสำรวจพบกระดูกไดโนเสาร์กินพืชขนาดใหญ่ รวมทั้งฟันจระเข้ กระดองเต่า ฟันและเกล็ดปลาโบราณ และจากการสำรวจในเวลาต่อมาได้พบกระดูกไดโนเสาร์อีกหลายชนิด ศูนย์ศึกษาวิจัยและพิพิธภัณฑ์ไดโนเสาร์ภูเวียงจึงถูกจัดตั้งขึ้น โดยความร่วมมือของกรมทรัพยากรธรณี การท่องเที่ยวแห่งประเทศไทย และจังหวัดขอนแก่น เพื่อเป็นแหล่งศึกษาค้นคว้าวิจัยซากดึกดำบรรพ์อย่างเป็นระบบของนักธรณีวิทยา ทั้งเป็นแหล่งเรียนรู้แก่เยาวชนและผู้สนใจ