موزه خیام همزمان با برگزاری کنگره جهانی ‹‹حکیم عمر خیام›› در ۲۸ اردیبهشت ماه ۱۳۷۹ و با عنایت به شان و مرتبه علمی حکیم عمر خیام و آثار ارزشمند باقی مانده از وی افتتاح شد . اهمیت دانش ستاره شناسی ، تقویم و ریاضیات و از سوی دیگر اشارات مکرر خیام به خاک ، کوزه و کوزه گری و اهمیت سفال نیشابور از سوی دیگر و نیز فقدان موزه ای در استان که به نوعی نشان دهنده مراتب علمی و بیانگر ویژگی های دوران حکیم عمر خیام باشد ، موجب شد که سازمان میراث فرهنگی اقدام به تاسیس موزه خیام در کنار آرامگاه خیام نماید . موزه خیام با وسعتی نزدیک به ۱۲۰ متر مربع دارای اشیاء نفیسی از جمله اسطرلاب ، قطب نما و تصاویری از صور فلکی ، ظروف فلزی سده۵ تا ۷ هجری ، ظروف سفالین سده ۳ تا ۷ هجری و نسخ خطی علم نجوم می باشد.
موزه خیام شامل چهار بخش است:
بخش اول:آثار مربوط به نجوم، شامل ابزار آلات رصد و ستاره شناسی، اسطر لاب، انواع قطب نماها و صور فلکی
بخش دوم:ظروف مفرغی و فلزی معاصر با خیام از قرن پنجم تا هفتم هجری.
بخش سوم:شامل ظروف سفالین لعابدارمربوط به قرون سوم تا هفتم هجری قمری.
بخش چهارم:شامل نسخ خطی، نسخ خطی نجوم و تابلوهای مربوط به حکیم عمر خیام.
