中國工農紅軍西路軍總支隊紀念館位于新疆維吾爾自治區烏魯木齊市天山區西后街37號，占地面積486.5平方米。

中國工農紅軍西路軍總支隊舊址位于烏魯木齊市五星路2號、4號、5號和西后街58號，共四組土木結構的民用平房，均為穹洞式大門。其中總部所在的5號院落占地面積為1436平方米。該舊址現今為新疆生產建設兵團第二中學、烏魯木齊市第27中學、兵團醫院、兵團汽車運輸總站等單位。

紅軍長征取得勝利后，紅軍西路軍奉黨中央和中央軍委命令，著手打通河西走廊經新疆到蘇聯的國際通道。因國民黨軍馬步芳、馬步青的騎兵部隊圍追“兜剿”， 西路軍孤立無援、寡不敵眾，兵敗祁連山下，只有西路軍左支隊余部在李卓然、李先念、程世才等率領下，于1937年4月陸續抵達星星峽，在中共駐新疆代表陳云接應下到達新疆。左支隊余部先駐扎在迪化（今烏魯木齊）人民公園西側的阜民紗廠(今新華印刷一廠)和今人民公園里的丹鳳朝陽閣內，后來遷入小東門外的西后街。時值抗日戰爭時期，國共合作，西路軍左支隊整編為西路軍總支隊，下設干部隊和四個大隊，對外稱“新兵營”，隸屬盛世才部隊編制。1937年至1940年，西路軍總支隊遵照黨中央“嚴守紀律，安心學習”的指示，在新疆有計劃地進行軍事、文化、政治理論學習，特別是系統地學習炮兵、無線電、裝甲車、汽車、航空等現代化軍事技術。1940年1月奉黨中央指示，大部分人員分批返回延安，奔赴抗日前線。剩下的一部分人員被抽調參加新疆政府部門工作，后來被盛世才投入監獄，1946 年6 月，在黨中央的營救和愛國將領張治中先生（時任國民政府西北行轅主任兼新疆省主席）的努力下，連同傷殘人員和其他方面的中共黨員131 名（途中病逝2 名）集體返回延安。

1999年，烏魯木齊市委、市人民政府決定依照西后街58號院落（原中國工農紅軍西路軍總支隊醫療通訊班）原貌在西后街37號復原重建，并定名為中國工農紅軍西路軍總支隊紀念館。2001年6月30日正式開館，展廳由 17 個房間合抱的四合院構成，展廳內陳列有近200張歷史圖片和10件西路軍左支隊官兵們使用過的武器、生活用品以及書籍等實物。展廳內容分《長征勝利，奉命西渡黃河》、《組建西路軍，血沃征程路》、《進駐新疆，再創輝煌》、《永恒的精神》4 個部分。

中國工農紅軍西路軍總支隊紀念館于1962年被新疆維吾爾自治區人民政府公布為新疆維吾爾自治區文物保護單位，2008 年被新疆維吾爾自治區黨委宣傳部公布為新疆維吾爾自治區愛國主義教育基地。