Деятельность музея стала оживляться лишь с 1922 г. С этого времени он перешел в ведение отдела народного образования. Заведующий музеем А. В. Гюльденштуббе приступил к инвентаризации музейных предметов. С 1924 г. эту работу продолжил В.М. Попов. С осени того же года музей стал называться Амурским губернским, а с 1926 г. – Амурским окружным. В 1926 г. в его распоряжение была передана вторая половина здания интерната женской гимназии, его площадь достигла 612 кв. м.
В 1922 г. в Благовещенске было образовано научно-экономическое общество, поставившее целью научное и научно-прикладное изучение Амурского края. Заведующий музеем В. М. Попов входил в правление этого общества, было выпущено 4 тома "Известий".
В 20-е годы сотрудники музея вели напряженную научную работу. В. М. Попов, ученый-естественник, занимался изучением биологии малярийного комара и клещей, ареалы распространения которых в Амурской области не были установлены. Вышла в свет его работа "Материалы к изучению биологии клеща в Амурском округе Дальневосточного края (предварительное сообщение)", а несколько раньше (в 1923 г.) – "Список животных Амурской губернии".
В 1927 г. на должность помощника заведующего музеем был принят Г. С. Новиков-Даурский. В это время в музее были отделы: естественно-исторический, общественно-экономический, культурно-исторический. В последующие годы были основаны: политехнический, отдел живой природы (1932 г.), горно-таежный. Новиков-Даурский стал заведовать культурно-историческим отделом, вести книгу поступлений, заведовать библиотекой. Он активно включился в научную работу. С 1927 г. им начата гербаризация растений, изучение археологических памятников Приамурья; он вел библиографическую картотеку, собирал материалы для исторической хронологии Амурской области, фольклор, изучал лексикон старожильческого населения. Круг его интересов был чрезвычайно широк. В. М. Попов и Г. С. Новиков-Даурский проводили научные экспедиции для сбора коллекций, разведку полезных ископаемых.
В 1928 г. вышла в свет еще одна книга В. М. Попова – "Маршруты, темы и планы экскурсий по г. Благовещенску и Амурскому округу", в которой автор предложил и описал 36 маршрутов. В 1930 г. музей издал первый выпуск своих "Записок", в 1931 г. -однодневную газету "За советское краеведение", затем газету "Амурский краевед" (под ред. Г. С. Новикова-Даурского), обратился с открытым письмом к колхозниками рабочим о присылке в музей материалов.
Музей принял участие в сборе материалов для Всероссийской сельскохозяйственной и кустарно-промышленной выставки 1923 г., к 10-летию Великой Октябрьской социалистической революции оформил отдел истории гражданской войны на общегородской выставке, собирал материалы для Всероссийской выставки искусств национальностей СССР в 1927 г. (кружева, вышивки, одежду).
30-е годы – период активного пополнения фондов музея продукцией местных предприятий. Поступают в музей материалы по истории революционного движения. Архивное бюро, например, передало в музей 25 фотографий, в том числе членов первого комитета Амурской группы РСДРП. В 1938 г. на основании решения горсовета музей принял имущество Ильиновской церкви – 73 предмета, среди которых чудотворная икона Албазинской Божьей Матери и поминальные доски. В 1933 г. начальник Верхнеселемджинской охотоустроительной партии Ф. И. Дрожжин передал музею три костюма эвенкийских шаманов, два бубна и др. Фонды музея постепенно пополняются предметами, представляющими большую научную ценность.
В 1932-1937 гг. директором музея работал Н. П. Ладейщиков. В последующие годы директора часто менялись. В 1948-1952 гг. музеем руководил А. Г. Удод, многое сделавший для его становления в послевоенные годы.