พระอาจารย์หลุย จันทสาโร ท่านเป็นศิษย์สำคัญองค์หนึ่งของพระอาจารย์มั่น ภูริทัตติ มหาเถระ ผู้เป็นบูรพาจารย์ เป็นบิดาแห่งวงศ์พระกัมมัฎฐานในสมัยปัจจุบัน พระอาจารย์หลุย จันทสาโร ท่านได้มาบูรณะและก่อสร้างวัดถ้ำผาบิ้งแห่งนี้เมื่อปี พ.ศ. 2510 จนถึง ปี พ.ศ. 2515 เพื่อเป็นสถานที่ปฏิบัติธรรมและยังเป็นมรดกแก่พระภิกษุสามเณรและอุบาสก อุบาสิกา สืบต่อไป

ด้วยพระอาจารย์หลุย จันทสาโร ท่านได้มรณะภาพ เมื่อวันที่ 25 ธันวาคม พ.ศ. 2532 แม้เวลาจะล่วงเลยมานานแล้ว แต่สิ่งหนึ่งที่คณะศิษยานุศิษย์ระลึกอยู่เสมอ คือพระอาจารย์หลุย จันทสาโร ท่านมีภูมิลำเนาเป็นชาวจังหวัดเลยโดยกำเนิด ฉะนั้นคณะศิษยานุศิษย์จึงเห็นสมควรที่จะสร้างพิพิธภัณฑ์สำหรับบรรจุอัฐิธาตุ และเครื่องบริขารของท่านไว้ ณ วัดถ้ำผาบิ้งเพื่อเป็นอนุสรณ์สถานต่อไป

เจดีย์พิพิธภัณฑ์ ได้ดำเนินการก่อสร้างขึ้นในวันที่ 5 พฤษภาคม พ.ศ. 2545 รวมระยะเวลาก่อสร้าง 1 ปี 6 เดือน สิ้นงบประมาณ 3,503,225.75 บาท