موزه سنگ طاق بستان در نزدیکی محوطه‌ی تاریخی طاق‌بستان قرار دارد. تعداد آثار این مجموعه بالغ بر چهل اثر سنگی است که غالب این اشیا مربوط به‌دوران ساسانیان و قاجاریه است. از دوران ساسانی سرستون‌هایی در موزه نگهداری می‌شود که متعلق به کاخی هستند که هرگز ساخته نشد.
نقوش استفاده شده بر روی این سرستون‌ها بیانگر مفاهیم خاصی بوده که ریشه در اعتقادات دینی و اساطیری ساسانیان و مردمان ایران باستان داشته است؛ این نقوش عبارتند از 1- ایزد بانو آناهیتا، آریایی‌ها پس از سکونت در ایران تحت تاثیر این فرهنگ، ایزدبانوانی را در آیین خود پذیرفتند. با آمدن دین زرتشت، این ایزدبانوان از آیین جدید به‌بیرون رانده شدند، اما به‌سبب اهمیت‌شان دوباره پس از زرتشت به‌آئین مزدیسینا بازگشتند. آناهیتا و سپندارمذ از جمله نامدارترین و مهم‌ترین این ایزدبانوان هستند پیش از ورود آریایی‌ها به‌نجد ایران، پرستش ایزدبانوی بزرگ نزد بومیان این سرزمین که دارای فرهنگ مادرسالار بودند، امر رایجی بود. پرستش ایزدبانوی بزرگ بیش از هر چیز با کشاورزی و جامعه کشاورزی ارتباط دارد. 2- ایزد بهرام، در ایران باستان ابری که باران نمی‌داد را بزرگترین دشمن خود می‌دانسته‌اند. به‌خدایانی که به ابر حمله می‌کنند و بدن او را سوراخ سوراخ ساخته و باران محتوی آن را به زمین می‌ریزند! لقب بزرگ می‌دادند یکی از این خدایان بهرام یا واهرام است که خدای جنگ ایران باستان به‌شمار می‌رود. 3- اهورمزدا که بعدها اورمزد خوانده شد به‌معنی خداوند صاحب حکمت است. او خدایی است یگانه که در همه‌جا حضور دارد دارای قدرت مطلق و خداوند دین زرتشت است. او دارای صفات بسیاری است که عارض بر وجودش نیست بلکه عین ذاتش است او را با چشم سر نمی‌توان دید و در اوستا اهورامزدا "نور"خوانده شده است. 4- درخت زندگی که دارای مفاهیم مختلفی در علم، مذهب، فلسفه و اسطوره دارد و نشان‌دهنده‌ی این است که تمام حیات بر روی زمین به‌هم مربوط است. در بخشی دیگر از موزه‌ی سنگ طاق بستان نیم‌تنه‌ی خسرو پرویز شاهنشاه ساسانی نمایش داده شده است.
بخش اسلامی موزه که شامل بقایای کاخی از دوران قاجار است در طی حملات و جنک کشور عراق با ایران آسیب‌های جدی دیده است. این بخش از موزه در فضای باز قرار دارد.
