Il museo ha sede nel Palazzo Vitelleschi, costruito nel XV secolo per volontà del cardinale Giovanni Vitelleschi. Il Museo è andato via via arricchendosi con l’immissione dei materiali provenienti dagli scavi condotti nell’area dell’antica città etrusca e delle sue vaste necropoli.

Notevole è la ricca collezione di sarcofagi etruschi al piano terra, a cui si aggiunge al primo piano il settore destinato alle collezioni di ceramiche greche, tra cui vari capolavori come la kylix di Oltos, il vaso di Charinos, l'anfora di Phintias ed il cratere del Pittore di Berlino. Tra i reperti più pregevoli è il famoso altorilievo dei cavalli alati che decorava il frontone dell'ara della Regina, divenuto ormai simbolo della città di Tarquinia nel mondo. Unica nel suo genere è una sala del secondo piano dedicata a quelle tombe dipinte le cui decorazioni pittoriche furono staccate dal loro supporto naturale negli anni '50 del XX sec. per motivi di conservazione.