1946 m. išvykus P. Tarabildai ir muziejui ėmus vadovauti Z. Žemaitaičiui, muziejuje tebuvo 468 eksponatai. Jie tilpo viename muziejaus kambaryje. Per sekančius metus muziejui vadovavo net trys direktorės (T. Driomova, E. Kozlova, A. Nikitina), 1948 m. muziejui vadovauja A. Lapajeva. Muziejaus ekspozicija prasiplečia į du kambarius, padaugėja eksponatų iki 950, 1949 m. eksponatai užima jau keturis kambarius, jų padaugėja iki 1450–ies. Atsirado nauji muziejaus skyriai: socialistinės statybos, vietinės pramonės, istorinis – revoliucinis, archeologinis, Didžiojo Tėvynės karo, tapybos.
1950 m. muziejui vadovauja V. Zajančkauskienė, 1951 m. – I. Leonavičienė. Įrengiama „plati socialistinių metų ekspozicija“, muziejaus veiklą paįvairina susitikimai su įžymiais žmonėmis, rengiamos liaudies meno parodos. 1953 m. muziejui ima vadovauti S. Morkūnas. Muziejuje eksponuojamos kilnojamos parodos iš Vilniaus, skaitomos paskaitos, jame 2498 eksponatai.
1954 – 1955 m. rengiamos ekspedicijos po Ukmergės ir Kavarsko rajonus. Jų metu surinktais duomenimis papildoma socialistinio laikotarpio ekspozicija, papildomas archeologijos ir įruošiamas meno skyrius. 1954 – 1957 m. daugiau dėmesio skiriama etnografinių eksponatų rinkimui, kaupiami eksponatai gamtos skyriui, iš naujo suinventorinami eksponatai, neturintys metrikos – nurašomi. Dėl to eksponatų skaičius žymiai sumažėjo.
1957 m. muziejaus direktore paskiriama archeologė I. Plėšinaitė, muziejui skiriamas salių prižiūrėtojo etatas (be jo muziejuje dar yra direktoriaus, mokslinio bendradarbio ir valytojos etatai). 1958 m. patikrinami visi rajone esantys archeologiniai paminklai, sudaromi rajono kultūros paminklų sąrašai, įrengiama 1917 – 1945 m. ekspozicija. 1959 m. muziejuje saugomi jau 3098 eksponatai. 1960 – 1964 m. muziejus aktyviau rengia liaudies meno, dailės parodas, susitikimus su dailininkais, kuruoja liaudies meistrus ir jų kūrybą, teikia paramą besikuriantiems visuomeniniams muziejams, padeda organizuoti Paminklų apsaugos ir kraštotyros draugijos Ukmergės skyrių. 1963 – 1964 m. muziejui vadovauja I. Jakubavičiūtė – Chovanienė, o nuo 1964 m. – E. Marazauskienė.
Minint Lietuvos SSR sukūrimo 25–metį, atnaujintos ir papildytos ekspozicijos. Ekspozicinių stendų pavadinimai aiškiai atspindi ideologinę muziejaus darbo pusę: „Didžioji Spalio socialistinė revoliucija“, „Tarybų valdžia Ukmergėje 1918 – 1919 m.“, „Ukmergė buržuazinės diktatūros metais“, „Tarybų valdžios atkūrimas Ukmergėje 1940 m.“. Tam pačiam įvykiui paminėti 1965 m. suruošta didelė, apie 40 autorių, rajono liaudies menininkų darbų paroda. 1967 m. buvo įrengta nauja archeologinio – etnografinio skyriaus ekspozicija.
Savo darbų ir muziejaus propagavimui jo darbuotojai ima naudoti netradicines darbo formas – muziejuje vyksta pionierių sueigos, komjaunimo susirinkimai, istorijos, piešimo, gamtos pažinimo pamokos, kraštotyrininkų surinktos medžiagos eksponavimas. Naudojant muziejaus fonduose esančius eksponatus rengiamos kilnojamos parodos. Muziejaus darbuotojai rengė ir vedė ekskursijas „po Ukmergės miesto istorinius – revoliucinius paminklus ir „Iskros“ platinimo keliais“. Viso to dėka 1971 m. muziejuje apsilankė 18308 žmonės, 88 ekskursijos, kilnojamas parodas aplankė 7920 žmonių. Tais metais buvo surengta ekspedicija į Taujėnų apylinkes, surinkta apie 400 eksponatų, toliau organizuojamos ekskursijos, dailės parodos. Muziejuje jau saugomi 6589 eksponatai, 1310 iš jų – eksponuojami. 1972 – 1973 m. muziejus „suaktyvina ateistinę propagandą“ – renka medžiagą atskleidžiančią „reakcinį bažnyčios vaidmenį“. Surandami 22 atitinkami eksponatai. 1974 m. muziejus saugo jau 7275 eksponatus.
1974 m. liepos 1 d. muziejus uždaromas, jo eksponatai perkeliami į Kultūros namų sandėlį, muziejaus pastatas nugriaunamas (šalia pastačius kultūros rūmų pastatą jis trukdė grožėtis „didingu socialistinės statybos pavyzdžiu“). Tų metų gruodžio mėnesį muziejui pradeda vadovauti Z. Krikštaponienė. 1975 m. buvusiame kultūros namų pastate (dab. Kęstučio a.5) kuriasi muziejus. Tuometiniame muziejuje buvo šie skyriai: archeologijos (eksponuojami akmens amžiaus įrankiai, IX – XII a. įmoviniai ietigaliai, XVII a. geležiniai šarvai ir kt.), etnografinis (XIX – XX a. žemės dirbimo įrankiai, linų apdirbimo įrankiai, namų apyvokos reikmenys), kovų už tarybų valdžią (A. Godliausko tarnavusio kreiseryje „Aurora“ skulptūra, iskrininko O. Piatnickio nuotrauka, Vidiškių ir Taujėnų valsčių revoliucinių komitetų antspaudai ir kt.), 1919 – 1940 m. (ekspozicija pasakojo apie „darbo žmonių kovą dėl tarybų valdžios“), Didžiojo Tėvynės [II pasaulinio] karo (ekspozicija supažindino su sovietinių partizanų judėjimu Ukmergės rajone, ukmergiečiais karo dalyviais, kolektyvizacija, pokario „klasių kova“ ir pan.), dailės (eksponuojamos nežinomų autorių skulptūros „Venera“, „Abisinė“, nemaža vietinių dailininkų kūrinių), liaudies meno (XIX – XX a. rajono audėjų rankšluosčiai, lovatiesės, liaudies meistrų drožiniai, keramika), gamtos (paukščių ir žvėrelių iškamšos). 1977 m. muziejininkai rinko eksponatus Želvos, Ukmergės, Pabaisko apylinkėse, rengė dailės parodas.
Rudenį muziejus vėl uždaromas remontui, eksponatai saugojimui perkeliami į pagalbinės mokyklos (dab. Vasario 16-osios gatvė) patalpas. Vykstant muziejaus pastato remontui, muziejininkai rengia kilnojamas parodas mokyklose, kultūros rūmuose, organizuoja ekspedicijas, skaito paskaitas, tvarko eksponatus, kurių 1979 m. buvo 9400. Muziejuje dirba 6 žmonės. Tik 1981 m. muziejaus pastatas suremontuojamas, jame įrengiami nauji ekspoziciniai baldai bei vitrinos, patalpos dezinfekuojamos, įrengiama signalizacija.
1982 m. fonduose – 10756 eksponatai. Teikiamos konsultacijos visuomeniniams muziejams. Muziejininkai surengė 16 stacionarinių, 20 kilnojamų parodų, surengė 11 ekskursijų. Muziejuje kartu su pagalbiniu personalu dirba 10 žmonių.
1982 – 1985 m. pagrindinis muziejininkų uždavinys – naujos ekspozicijos ruošimas. 1985 m. vasario 1 d. įvyko iškilmingas ekspozicijos atidarymas. Lankytojams pristatyti keturiose salėse išdėstyti eksponatai atspindintys Ukmergės krašto istoriją nuo akmens amžiaus iki XX a. devintojo dešimtmečio. Pradėjus veikti naujai ekspozicijai, labai išaugo muziejaus lankytojų skaičius – muziejų kasmet aplankydavo 15 – 20 tūkstančių žmonių: ekskursijos, moksleiviai, kaimo gyventojai, grupės iš kitų Sovietų Sąjungos vietovių. 1986 m. muziejaus fondai pasipildė Bečių senkapio radiniais, vertingu XV – XVII a. monetų rinkiniu.
1987 m., Z. Krikštaponienei perėjus dirbti į kitą darbą, muziejaus direktore tapo jauna istorikė V. Reipaitė. 1989 m. ją pakeičia V. Sakolnikienė.
Lietuvoje keičiantis politinei situacijai, orientuojantis į laikmetį, atitinkamai buvo pakeista ekspozicija ir jos traktavimas. Išmontavus „brandaus socializmo“ ekspoziciją buvo įrengta parodų salė kurioje rengiamos atvežtinių ir muziejaus fonduose esančių eksponatų parodos. Čia eksponuojami profesionalių dailininkų ir tautodailininkų kūriniai. Jau tapo tradicija čia rengti Ukmergės tautodailininkų ataskaitines ir personalines parodas. Buvo pertvarkyta 3 – osios salės ekspozicija, įvedant tarpukario Lietuvos valstybinio politinio gyvenimo, 1 pėstininkų D.L.K. Gedimino pulko, rezistencijos laikotarpio, pokario tremtinių temas.
1995 m. liepos mėn. 19 d. Ukmergės rajono tarybos sprendimu Ukmergės kraštotyros muziejui buvo perduotas Veprių apylinkės muziejus, jis tapo muziejaus filialu. Šį muziejų įkūrė ir jame ilgą laiką dirbo vepriškis mokytojas Jonas Žentelis. 2002 m. rugsėjo mėn. 2 d. muziejui buvo perduotas Užugirio Prezidento A. Smetonos mokyklos pastatas, kur 2003 m. gegužės mėn. 9 d. atidaryta Užugirio krašto etnografinė ekspozicija.
