1952年，中国地质学家、原水力部高级工程师李捷在勘探永定河引水渠时首先发现模式口第四纪冰川擦痕遗迹，后经地质学家李四光和前苏联地质学家纳里乌金共同确认。

1989年，中国第四纪冰川遗迹陈列馆成立，由原中国国务院副总理方毅题写馆名。

1992年7月，中国第四纪冰川遗迹陈列馆正式开放。

2006年，为了更好地保护冰川擦痕遗迹，石景山区政府拨款2600万对中国第四纪冰川遗迹陈列馆进行了扩建。

2007年，中国第四纪冰川遗迹陈列馆进行闭馆改造。

2009年6月13日，中国第四纪冰川遗迹陈列馆重新开放。同年，北京市青少年地质勘探队在中国第四纪冰川遗迹陈列馆落户。

2015年6月，地质学家李捷雕像在中国第四纪冰川遗迹陈列馆落成。

2017年11月23日，中国第四纪冰川遗迹陈列馆对公众试运行免费开放。同年12月1日，正式对公众实施免费开放。

2022年11月25日起，中国第四纪冰川遗迹陈列馆暂停对外开放，具体恢复时间另行通知。