1905年日俄战争后，日本趁战胜沙俄之机，攫取了抚顺煤矿的开采权，开始大肆掠夺抚顺煤炭和其它工业资源。1931年，日本关东军蓄谋发动了“九一八”事变，侵占了包括抚顺在内的东北地区，对东北人民实行了残酷的法西斯殖民统治和疯狂的经济掠夺。
日本的武装侵略遭到了中国人民的强烈反抗，不甘心做亡国奴的东北人民纷纷拿起武器，到处打击侵略者，抗日的烽火燃遍东北大地。
1932年9月15日(农历八月十五中秋节)午夜时分，辽宁民众自卫军第一方面军主力部队分三路进攻，沉重地打击了盘踞抚顺矿山的日本占领者。
遭到自卫军打击的日本侵略者，反诬平顶山村、栗家沟村和千金堡村的村民在自卫军经过村庄袭击他们时没有报告就是“通匪”，决定血洗这些村庄，妄图以残忍的手段，震慑东北人民的反抗意志。
9月16日上午，日本守备队、宪兵队、警察署和炭矿防备队出动几百人，先将平顶山村团团包围，挨家逐户地将村民（其中除马、邓两家八口人及另外两人侥幸躲过外）驱赶到村西的平顶山下，然后放火焚烧村中房屋，接着对聚集在山脚下的近三千名手无寸铁的男女老少开枪射击。顿时，惨叫声、哭喊声、怒骂声与枪声响成一片，人们奔突呼号，一排排，一片片倒地身亡。射击过后，丧心病狂的日军又对受伤未死者逐个刺杀，连孕妇和儿童也不放过，屠杀持续了三个多小时。下午四时左右，日军又直扑平顶山村附近的栗家沟和千金堡，将两村中未来得及逃跑的二百多名村民残忍杀害，并纵火焚烧村中的房屋和牲畜，造成三村的无辜百姓，除近百人在屠场中侥幸逃生外，其余三千多人惨死在日军的屠刀之下。屠杀过后，日军又用汽油和坑木焚尸，并将没有烧毁的尸骨掩埋在平顶山下，制造了震惊中外的平顶山惨案。
日军的屠杀并没有吓倒东北人民，他们与敌人浴血奋战，终于迎来了全国抗日战争的胜利。
1951年4月5日，抚顺人民在平顶山召开万人公祭大会，悼念平顶山遇难同胞,并决定在平顶山上修建“平顶山殉难同胞纪念碑”。 1970年夏，开始发掘平顶山惨案遗址，将掩埋在此的平顶山惨案遇难者的遗骸发掘出土，于1972年9月16日就地建成纪念馆，供人们参观凭吊，以教育人民牢记历史，勿忘国耻。
1988年，平顶山惨案遗址被国务院公布为全国重点文物保护单位。2004年，平顶山惨案纪念馆被列入全国百家红色旅游经典景区名录。2005年，平顶山惨案纪念馆被公布为全国爱国主义教育示范基地。2006年4月，平顶山惨案纪念馆开始进行改扩建施工，中央和省、市政府投资对纪念馆进行改扩建，采用现代科技手段保护遗骨，新建了陈列馆，扩建了“平顶山惨案殉难同胞遗骨馆”，修建了碑林、改造了园区。2007年9月16日，新馆落成，开始接待观众。
