No 1902. gada par muzeja pārzini strādāja etnogrāfs un vēsturnieks Matīss Siliņš, kurš vadīja muzeju līdz pat 1934. gadam. Pateicoties viņam, kara un juku laikos tika saglabāta lielākā daļa no muzeja krājumiem. Siliņu direktora amatā nomainīja arheologs Valdemārs Ģinters, kurš vadīja muzeju līdz 1944. gadam.
1920. gadā, kad jau bija nodibināta Latvijas valsts, muzejam ierādīja telpas Rīgas pilī. Laikā no 1920. līdz 1940. gadam muzejs piedzīvoja uzplaukumu. Bagātinājās kolekcijas, palielinājās darbinieku skaits. Muzejam nodeva glabāšanā Pieminekļu valdes ekspedīcijās un arheoloģiskajos izrakumos iegūtos priekšmetus. Muzejā iekārtoja arheoloģijas, etnogrāfijas, numismātikas un baznīcas mākslas ekspozīcijas. Muzeja darbinieki aktīvi iesaistījās zinātnes dzīvē - veica arheoloģiskos izrakumus, organizēja ekspedīcijas, publicēja zinātniskus rakstus.
1930. gadā Rīgā norisinājās Baltijas arheologu 2. kongress, kura laikā muzejs kopā ar Berlīnes, Kēnigsbergas, Stokholmas, Helsinku, Tartu un Varšavas muzejiem iekārtoja plašu izstādi par Baltijas tautu senvēsturi. 1930. un 1936. gadā tika sarīkotas izstādes Parīzē. Muzejs atvēra savas filiāles citās Latvijas pilsētās.
1939. gadā muzeja krājums sastāvēja no 150 000 glabāšanas vienībām - salīdzinot ar 1920. gadu, to skaits bija pieaudzis vairāk nekā desmit reizes.
Latvijas Republikas okupācija un iekļaušana Padomju Savienības sastāvā 1940. gadā un tai sekojošā vācu okupācija 1941. gadā muzeja darbību nepārtrauca, taču ievērojami to apgrūtināja. Sākoties Otrajam pasaules karam, muzeja štati tika samazināti un ekspozīcija slēgta, bet turpinājās gan pieminekļu apzināšana, gan arheoloģiskie izrakumi. Kara beigās vācu iestādes pieprasīja kolekcijas izvest uz Vāciju. Tomēr daļa no vērtīgākajiem priekšmetiem - sudraba saktas, kausi, ordeņi - palika Latvijā, toreizējā muzeja direktora Valdemāra Ģintera vadībā iemūrēti atsevišķās vietās pils pagrabā. Pateicoties muzeja darbinieku, sevišķi Mērijas Grīnbergas pašaizliedzībai, uz Vāciju jau izvestās unikālās vērtības gandrīz neskartas tika atgūtas.
Pēc Otrā pasaules kara kolekciju vākšanas, uzskaites, glabāšanas, ekspozīciju veidošanas darbu pārveidoja atbilstoši Padomju Savienībā pieņemtajiem noteikumiem. Vairākkārt mainījās muzeja nosaukums. Neraugoties uz ideoloģiskiem ierobežojumiem, muzejs turpināja pildīt savu galveno uzdevumu - vākt, glabāt, pētīt un popularizēt Latvijas vēstures liecības.
Pēc Latvijas neatkarības atjaunošanas 1991. gadā, muzeja darbība tika sekmīgi pārkārtota atbilstoši mūsdienu prasībām. Muzeja darbinieki līdzdarbojas dažādos projektos, organizē izstādes kā nacionālā, tā starptautiskā līmenī, veic pētījumus, turpinās krājuma vākšana un izpēte.
Kopš 2000. gada muzeju vada vēstures zinātņu doktors, arheologs Arnis Radiņš.
2005. gadā Latvijas Vēstures muzeju pārdēvēja par Latvijas Nacionālo vēstures muzejo. No 2008. gada LNVM pārziņā ir arī Āraišu arheoloģiskais muzejparks.
Nepilna pusotra gadsimta laikā muzejs ir kļuvis par lielāko latviešu tautas muzejisko vērtību krātuvi - tā kolekcijās ir gandrīz 1 000 000 priekšmetu: arheoloģiskajos izrakumos iegūtas senlietas, rotu un monētu depozīti, tautastērpi, tradicionālie darbarīki, tautas lietišķās mākslas darinājumi, sadzīves priekšmeti, fotogrāfijas, dokumenti, kartes, gravīras, gleznas u.c. Latvijas vēstures liecības.
Muzeja misija ir Latvijas valsts un tautas interesēs vākt, saglabāt, pētīt un popularizēt Latvijas un pasaules garīgās un materiālās kultūras liecības no vissenākajiem laikiem līdz mūsdienām, kam ir arheoloģijas, etnogrāfijas, numismātikas, vēstures vai mākslas vēstures nozīme.