Анатомічний музей при кафедрі анатомії, фізіології людини та тварин було створено у 1963 р.

Історія анатомічного музею безпосередньо пов'язана з історією кафедри. Спочатку музей налічував невелику кількість експонатів, виготовлених співробітниками кафедри, й мав виключно прикладне, навчальне значення. Він розташовувався у відгородженому вестибюлі на 4-му поверсі першого (старого) корпусу університету.

Поступово, зусиллями колективу кафедри і членів студентського наукового гуртка, кількість натуральних вологих препаратів у колекції музею збільшувалась. У зв'язку з цим, при переїзді кафедри у нові приміщення в 1976 р., під експозицію музею була виділена найбільша аудиторія, проте вона використовувалася й для проведення лабораторних і практичних занять, а музей мав статус навчального.

У новому приміщенні анатомічна колекція, що була організована за системним принципом, являла собою цілісну музейну експозицію. На той час, крім вологих препаратів, у музеї знаходилася велика кількість сухих і корозійних препаратів, штучних моделей, таблиць, муляжів, планшетів і барельєфів, а також галерея портретів видатних анатомів. Більшість існуючих музейних експонатів, в якості наочних навчальних приладів, активно залучалися для проведення лекцій і лабораторних занять, самостійної роботи студентів факультету.

У 1976 – 1977 рр. анатомічний музей поповнився двома муміфікованими препаратами тіл людей, які було виготовлено доцентом Г. І. Ларіоновою й співробітниками кафедри.

У 2005 р. колекцію анатомічного музею було перенесено у приміщення на сьомому поверсі третього навчального корпусу університету. Для розміщення колекції були виготовлені нові стенди, що відповідали специфіці експозиції, а анатомічному музею було надано статус університетського. Необхідно відзначити особливу роль у цьому процесі завідуючого лабораторією кафедри Тетяни Михайлівни Лещенко, яка впродовж 30 років активно сприяла збереженню та поповненню музейної колекції.

У 2009 р. завідуючим анатомічним музеєм був призначений доцент Дмитро Олександрович Ткаченко, який до цього працював на кафедрі топографічної анатомії з оперативною хірургією Луганського медичного університету. Дмитро Олександрович – надзвичайно обдарована особистість, у ньому поєдналися чуйний педагог, невтомний учений і талановитий поет, лауреат міжнародних та всеукраїнських літературних конкурсів. Завдяки його зусиллям за рахунок реставрації існуючих й створення нових препаратів, у першу чергу корозійних, були значно оновлені фонди музею.

З 2011 р. музеєм завідує випускниця факультету Наталія Анатоліївна Сотнікова.

На сьогодні експозиційна площа музею складає понад 100 м2, а виставковий фонд нараховує близько 500 експонатів.

Колекція анатомічного музею включає унікальні експонати: корозійний препарат судинної системи плода, препарат венозної системи головного мозку та інші. У сховищах музею знаходиться більше 100 черепів, у тому числі людей, які мешкали на території Луганської області у VIII столітті, знайдених групою дослідників під керівництвом директора археологічно-етнографічного музею кандидата історичних наук, доцента К. І. Красильникова.

Щорічно анатомічний музей приймає велику кількість відвідувачів, у першу чергу школярів і студентів, що сприяє популяризації наукових знань, формуванню природничого світогляду й морально-етичному вихованню молоді.