L'area dove sorge ora il museo, all'interno del perimetro del Palazzo Ducale di Mantova, dalla metà del ‘500 alla fine del '800 ospitava la sede del teatro di Corte dei Gonzaga. Divenuta di proprietà comunale nel 1896, vi fu edificato il "Mercato dei bozzoli" dei bachi da seta, poi destinato al commercio ortofrutticolo ed infine donato dal comune di Mantova al Ministero per i beni e le attività culturali e per il turismo affinché se ne cominciasse la ristrutturazione e la trasformazione in museo archeologico destinato a raccogliere i numerosi reperti provenienti dagli scavi nella provincia di Mantova.

- reperti preistorici dell'epoca neolitica riferibili alla cultura del Vho di Piadena, dell'età del rame o eneolitico e dell'età del bronzo
- oggetti risalenti all'età del ferro, paleoveneti, etruschi e celtici
- opere romane tra cui statue di età augustea rivenute in scavi urbani
- testimonianze della presenza di Bizantini, Goti e Longobardi.

Il museo ospita i cosiddetti Amanti di Valdaro, due scheletri abbracciati di epoca neolitica, rinvenuti nel 2007 nella località di Valdaro a pochi Km alla città di Mantova.