Dal 1867 ai primi anni '90 del XX secolo la collezione, arricchita di altri reperti, fu collocata a Palazzo della Signoria in Piazza Colocci. Venne spostata a Palazzo Pianetti e poi nel complesso di San Floriano nel 2003. Nel dicembre del 2017 la collezione è definitivamente collocata nelle scuderie di Palazzo Pianetti.

I reperti vengono presentati secondo un ordinamento cronologico in tre sezioni, riservate rispettivamente alla preistoria, protostoria (civiltà picena) ed età romana. Tra i reperti più interessanti il lapis aesinensis, documento epigrafico con preziose informazioni sulla viabilità nell'Italia centrale, e l'importante complesso di statue e ritratti di età giulio-claudia fra cui si segnalano i busti di Augusto e di Tiberio unitamente alla statua di Agathè Tyche (Buona Fortuna).

Il Museo archeologico espone un gruppo scultoreo i cui reperti risalgono alla prima età imperiale, dal tardo periodo augusteo all'età flavia (e forse anche a quella adrianea). Esso fu ritrovato una prima volta nel 1559 nella zona dell'antico foro romano (attuale piazza Federico II).