את מפעל ההנצחה לחללי עמק חרוד, הקימו מיד כתום מלחמת השחרור בהצבת קיר זיכרון לנופלי העמק, מתקופת המאבק, טרם הקמת המדינה ונופלי מלחמת השחרור. במוזאון נערך אלבום בו הוקדש עמוד לכל אחד מהנופלים שכלל מעט מידע ותמונה. באלבום זה יכלו לדפדף מבקרי המוזאון. קיר הזכרון המקורי ניצב למול הגלבוע ולמול הברוש הראשון שניטע בחצר הכניסה למוזאון. הברוש הוקדש לזכרו של משה שטורמן, בנו של חיים, שנפל בשלהי מלחמת השחרור בכ"ה בתמוז תש"ח, ליד בית שאן, במקום המרוחק מאות מטרים בלבד ממקום נפילתו של אביו חיים, בעת שנשלח מנצרת הכבושה, להדוף את ההתקפה העיראקית באזור בית שאן. עם משה נפלו עוד שניים מחברי "הגוש" – עמק-חרוד ועמק בית שאן – מיכאל ליטבק מניר דוד, ומרדכי (מרקו) מורפוגו משדה אליהו. בצד הברוש לזכרו של משה שטורמן, ניטעו ב-1969 וב-1970, ברושים צעירים חדשים האחד  לזכר בנו של משה, חיים הנכד, שנפל במבצע כיבוש האי גרין בתעלת סואץ, ולזכר אמיר ברין, נכד נוסף לחיים הסב, בנם של תמה  שטורמן ושלמה ברין, שנפל על גדות תעלת סואץ.

אחרי מבצע קדש, נקרא חנוך סלור, חבר בית השיטה, לעצב את חצר ההנצחה של המוזאון, אשר נחנכה בשנת 1961. בשנת 2008, הורחבה חצר ההנצחה וחודש לוח השמות לנופלים, לפי תכנונו של האדריכל נבות ציזלינג ז"ל. בקיר הזיכרון חקוקים שמותיהם של כל חברי העמק ובניו שנפלו במלחמות ישראל ובפעולות איבה.

ליד לפיד אש התמיד נחרט הפסוק מקינת דוד "עַל בַּמוֹתֶיךָ חָלָל" (שמואל ב. א,י"ט)  וחותמת אותו תפילה מתוך מחזור ליום הכיפורים: "אָנָּא יִשָּמַע בְּחַיַינוּ הֵד גְּבוּרָתָם וּמְסִירוּתָם וְיֵרָאֶה בְּמַעֲשֵׂינוּ טֹהַר לִבָּם."