Kauno rajono muziejus įkurtas 2013 m. spalio 24 d., sujungus tris Kauno rajone esančius muziejus: Juozo Naujalio memorialinį muziejų su filialu Biliūnų kaime, Antano ir Jono Juškų etninės kultūros muziejų Vilkijoje ir Babtų kraštotyros muziejų.
Muziejaus ištakos siekia XX a. 8-ąjį dešimtmetį, kai Raudondvario pilyje entuziastų pastangomis pradėtas kurti kraštotyros muziejus. Sovietmečiu čia taip pat veikė Lietuvos žemės ūkio mechanizacijos ir elektrifikacijos mokslinio tyrimo instituto padaliniai: biblioteka ir žemės ūkio valdymo mokykla su bendrabučiu (dabartiniame Raudondvario pilies bokšte).
Svarbus lūžis įvyko prasidėjus Atgimimui ir sukūrus Raudondvario Sąjūdžio grupę. 1988 m. Raudondvario pilies bokšte buvo atidaryta pirmoji ekspozicija, o lapkričio 13 d. čia suplevėsavo pirmoji trispalvė Kauno rajone.
Vėliau muziejus nuosekliai plėtėsi – 1994 m. įkurta memorialinė ekspozicija, skirta Lietuvos muzikos patriarchui Juozui Naujaliui, dvaro teritorijoje jam pastatytas paminklas, surengtas pirmasis mišrių chorų festivalis. Raudondvario dvaras tapo svarbiu kultūros renginių centru, pilyje pradėtos rengti ekskursijos. 2002 m. Raudondvario pilyje oficialiai įsteigtas Juozo Naujalio memorialinis muziejus. Pirmosios ekspozicijos buvo skirtos J. Naujalio gyvenimui ir kūrybai, Raudondvario gyvenvietės ir dvaro istorijai bei svarbiausiems kultūros paveldo objektams. Ekspozicijų pagrindą sudarė anksčiau minėto instituto įkurto kraštotyros muziejaus medžiaga.
Po Raudondvario dvaro restauracijos, 2013 m. Muziejus sugrįžo į atnaujintas patalpas Raudondvario pilyje. Čia eksponuojami ne tik kompozitoriaus J. Naujalio asmeniniai daiktai ir kompozitoriaus istorija, bet ir grafų Tiškevičių paveldas, archeologiniai radiniai bei kiti svarbūs regiono kultūros paveldo ženklai.
2015 m. prie Kauno rajono muziejaus buvo prijungtas dar vienas struktūrinis padalinys – Tado Ivanausko Obelynės sodyba-memorialinis muziejus. Šiuo metu jį sudaro gyvenamasis namas–muziejus, sodininko namas ir paukštidė, apie 4 ha ploto sodas ir parkas.
Šiandien Kauno rajono muziejus aktyviai tyrinėja Kauno krašto istoriją, organizuoja ekskursijas, edukacijas, meno parodas ir kviečia lankytojus prisiliesti prie turtingos kultūros paveldo istorijos.
