中国工农红军西路军总支队纪念馆位于新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市天山区西后街37号，占地面积486.5平方米。

    中国工农红军西路军总支队旧址位于乌鲁木齐市五星路2号、4号、5号和西后街58号，共四组土木结构的民用平房，均为穹洞式大门。其中总部所在的5号院落占地面积为1436平方米。该旧址现今为新疆生产建设兵团第二中学、乌鲁木齐市第27中学、兵团医院、兵团汽车运输总站等单位。

    红军长征取得胜利后，红军西路军奉党中央和中央军委命令，着手打通河西走廊经新疆到苏联的国际通道。因国民党军马步芳、马步青的骑兵部队围追“兜剿”， 西路军孤立无援、寡不敌众，兵败祁连山下，只有西路军左支队余部在李卓然、李先念、程世才等率领下，于1937年4月陆续抵达星星峡，在中共驻新疆代表陈云接应下到达新疆。左支队余部先驻扎在迪化（今乌鲁木齐）人民公园西侧的阜民纱厂(今新华印刷一厂)和今人民公园里的丹凤朝阳阁内，后来迁入小东门外的西后街。时值抗日战争时期，国共合作，西路军左支队整编为西路军总支队，下设干部队和四个大队，对外称“新兵营”，隶属盛世才部队编制。1937年至1940年，西路军总支队遵照党中央“严守纪律，安心学习”的指示，在新疆有计划地进行军事、文化、政治理论学习，特别是系统地学习炮兵、无线电、装甲车、汽车、航空等现代化军事技术。1940年1月奉党中央指示，大部分人员分批返回延安，奔赴抗日前线。剩下的一部分人员被抽调参加新疆政府部门工作，后来被盛世才投入监狱，1946 年6 月，在党中央的营救和爱国将领张治中先生（时任国民政府西北行辕主任兼新疆省主席）的努力下，连同伤残人员和其他方面的中共党员131 名（途中病逝2 名）集体返回延安。

    1999年，乌鲁木齐市委、市人民政府决定依照西后街58号院落（原中国工农红军西路军总支队医疗通讯班）原貌在西后街37号复原重建，并定名为中国工农红军西路军总支队纪念馆。2001年6月30日正式开馆，展厅由 17 个房间合抱的四合院构成，展厅内陈列有近200张历史图片和10件西路军左支队官兵们使用过的武器、生活用品以及书籍等实物。展厅内容分《长征胜利，奉命西渡黄河》、《组建西路军，血沃征程路》、《进驻新疆，再创辉煌》、《永恒的精神》4 个部分。

    中国工农红军西路军总支队纪念馆于1962年被新疆维吾尔自治区人民政府公布为新疆维吾尔自治区文物保护单位，2008 年被新疆维吾尔自治区党委宣传部公布为新疆维吾尔自治区爱国主义教育基地。