2002년 1월 29일부터 2004년 1월 31일까지 동백택지개발사업지구 시·발굴조사를 한국문화재보호재단에서 실시하였고, 조사결과 확인된 구석기 문화층에 대해서는 조사 완료 후 유적전시관을 건립하여 이전·복원하는 것을 조건으로 사업시행조치를 통보하였다. 2002년 10월 23일 전시관 부지를 확정하였고, 2004년 7월 9일 동백지구 문화유적전시관 건립 추진위원회를 구성하였다. 이어 5회의 회의 과정을 거쳐 실무위원회 구성 및 유적전시관 건립의 기본 방향을 협의하였다. 건설은 한국토지공사 용인사업단이, 운영 및 관리는 용인시가 담당하기로 결정되었고, 2005년 9월 26일 실무위원회 구성 및 개회하였다. 2006년 3월 27일부터 2006년 7월 14일까지 현상설계 공모 및 당선작을 확정하였고 2007년 2월 16일에 건축허가가 났으며, 2007년 9월 18일 공사에 착공하였다. 2009년 5월 29일 「용인시 용인문화유적전시관 관리 및 운영 조례」를 제정하였고, 2009년 8월 7일 건축물의 사용승인을 거쳐 2009년 11월 13일 개관하였다.
