국립청주박물관 안의 어린이박물관은 어린이들을 위해 마련된 문화 학습 공간으로 1998년 전시관으로 시작해 2004년 별도의 박물관으로 개관했다. 아날로그와 디지털 방식을 결합해 다양한 자료와 체험 전시물을 직접 보고 듣고, 알기 쉽게 배우는 공간이다. 크게 어린이박물관과 문화 사랑채, 전시동, 청련관, 청명관 등으로 구성되어 있다. 어린이박물관에서는 영유아를 위한 체험공간, 과학·수학·예술과 접목한 문화재 관련 체험 및 전시, 집과 관련된 여러 형태의 보금자리를 체험할 수 있는 공간 등을 볼 수 있다. 문화 사랑채에서는 국립청주박물관 유물에 대한 이해와 체험을 할 수 있는 어린이 토요박물관학교를 운영하고 있다. 전시동은 충북의 역사와 문화를 알려주는 상설전시 공간으로 고고실 2실, 미술실, 금관실 등으로 구성되어 있다.