พิพิธภัณฑสถานแห่งชาติชาวนาไทย ก่อตั้งขึ้นเพื่อเป็นอนุสรณ์เฉลิมพระเกียรติสมเด็จพระบรมโอรสาธิราชฯ สยามมกุฎราชกุมาร ในคราวเสด็จพระราชดำเนินทรงเป็นองค์ประธานในพิธีทำปุ๋ยหมักธรรมชาติ และทรงทำนาเกี่ยวข้าวในท้องที่จังหวัดสุพรรณบุรี รวม 3 ครั้ง คือ ครั้งที่ 1 เสด็จพระราชดำเนินทรงเป็นองค์ประธานในพิธีทำปุ๋ยหมักธรรมชาติ ณ บ้านแหลมสะแก (บึงฉวาก) อำเภอเดิมบางนางบวช จังหวัดสุพรรณบุรี เมื่อวันเสาร์ที่ 23 มีนาคม พ.ศ. 2528 ครั้งที่ 2 เสด็จพระราชดำเนินทรงเป็นองค์ประธานในการทำนาสาธิตโดยใช้ปุ๋ยหมัก ณ ทุ่งนาบริเวณบึงไผ่แขก ตำบลดอนโพธิ์ทอง อำเภอเมือง จังหวัดสุพรรณบุรี เมื่อวันพฤหัสบดีที่ 27 มีนาคม พ.ศ. 2529 ในครั้งนั้น ทรงหว่านข้าวในแปลงนาสาธิตพร้อมด้วยคณะรัฐมนตรีและข้าราชการ ครั้งที่ 3 ทรงนำคณะรัฐมนตรีและข้าราชการลงเกี่ยวข้าวในแปลงนาสาธิต ณ บึงไผ่แขก ทรงทดลองใช้เครื่องนวดข้าวและพระราชทานพันธุ์ข้าวให้แก่พสกนิกร เมื่อวันพฤหัสบดีที่ 14 สิงหาคม พ.ศ. 2529 จากพระราชกรณียกิจของพระองค์ท่าน ยังความปลาบปลื้มปิติแก่พสกนิกรและเกษตรกรชาวไทย ในด้านการพัฒนาการทำนาและด้านการบำรุงขวัญ กำลังใจแก่ชาวนาอย่างใหญ่หลวง จังหวัดสุพรรณบุรีจึงมีดำริที่จะจัดตั้งพิพิธภัณฑสถานแห่งชาติชาวนาไทยขึ้น เพื่อเทิดพระเกียรติพระองค์ท่าน โดยมีนายอารีย์ วงศ์อารยะ (ขณะนั้นดำรงตำแหน่งผู้ว่าราชการจังหวัดสุพรรณบุรี) เป็นประธานในการจัดหาทุนทรัพย์เพื่อก่อสร้างอาคารและการจัดแสดง ซึ่งได้รับการสนับสนุนจากหลายฝ่าย และกรมศิลปากรรับผิดชอบการออกแบบอาคารและการจัดแสดง อาคารพิพิธภัณฑสถานแห่งชาติชาวนาไทย ได้ก่อสร้างแล้วเสร็จในปลายปี พ.ศ. 2532 สมเด็จพระบรมโอรสาธิราชฯ สยามมกุฎราชกุมาร เสด็จพระราชดำเนินทรงเปิดพิพิธภัณฑสถานแห่งชาติชาวนาไทย เมื่อวันจันทร์ที่ 29 สิงหาคม พ.ศ. 2537 หลังจากนั้นได้เปิดให้เข้าชมอย่างเป็นทางการนับแต่นั้นเป็นต้นมา