מוזיאון דיר א-זור (בערבית: متحف دير الزور, בתעתיק מדויק: מתחף דיר אלזור) הוא מוזיאון לארכאולוגיה והיסטוריה של אזור צפון-מזרח סוריה, הידוע בשם ג'זירה או צפון מסופוטמיה. המוזיאון שוכן בעיר דיר א-זור, שהיא עיר הבירה של מחוז דיר א-זור. במאי 2015 דווח כי בעקבות התקרבות כוחות ארגון המדינה האסלאמית לאזור, פינה הצבא הסורי את אוסף המוזיאון ליעד לא ידוע.
המוזיאון נוסד ב-1974. בתחילה שוכן המוזיאון בגלריה בתוך מרכז קניות. בשנת 1983 עבר המוזיאון למבנה ששימש לפני כן כבית משפט ונבנה ב-1930. בשנת 1996 עבר המוזיאון למבנה הנוכחי, שתוכנן במיוחד כדי לשמש כמוזיאון. בניית המוזיאון נעשתה כשיתוף פעולה סורי-גרמני. בסיס אוסף המוזיאון העת פתיחתו היו 140 פריטים שנתרמו על ידי המוזיאון הלאומי של דמשק ועל ידי המוזיאון הלאומי של חלב.
אולמות התצוגה משתרעים על פני שטח של 1,600 מטר מרובע, והם מאורגנים סביב חצר. אוסף המוזיאון כולל כ-25,000 פריטים. חלקם הגדול הוא לוחות בכתב יתדות מהעיר העתיקה מארי שנחפרו בשנת 1933, וכן 550 לוחות בכתב יתדות שנחפרו בתרקה. בנוסף, אוסף המוזיאון כולל ממצאים שנמצאו בחפירות ארכאולוגיות של צוותים בינלאומיים באזור נהר החבור העליון כמו תל שייח' חמד המזוהה עם העיר האשורית "דור-קוטלימו", תל ביידר (Tell Beydar) (אנ'), תל ברק המזוהה עם ממלכת "נגר" העתיקה, תל ליילאן שזוהה עם שובת-אנליל עיר הבירה של שמשי-אדד הראשון ותל מוזאן, שהוא התל של העיר העתיקה אורקש. האזור מדרום מזרח לדיר א-זור בעמק הנהר פרת מיוצג במוזיאון בממצאים מהתקופה הקלאסית של דורה אירופוס, שהיוותה פעם את גבול האימפריה הרומית.
האוסף מאורגן סביב ארבעה נושאים כרונולוגיים: פרהיסטוריה, סוריה העתיקה (מסוף האלף ה-4 לפנה"ס ועד האלף ה-1 לפנה"ס), התקופה הקלאסית והתקופה האסלאמית. נושא נוסף הוא אתנוגרפיה. התצוגה כוללת מספר שחזורים בגודל טבעי של מבנים מתקופות שונות. בהם בית מאתר בוקראס (Bouqras) המתוארך לתקופה הנאוליתית קדם-קרמית ב בעמק הפרת, שער עיר מהתקופה הברונזה הקדומה מתל בדרי (Tell Bderi) בעמק נהר החבור, החזית הדרומית עם ציורי קיר מ"חצר התמרים" מארמונו של זימרילים, שהיה מלך מארי במאה ה-18 לפנה"ס, והשער האסלאמי מקסר אל-חייר א-שרקי.
