Il museo venne istituito nel 1898, con il nome di Museo Aufidenate, dall'allora sindaco di Castel di Sangro, il colonnello Clemente Marchionna. Gli storici del tempo, primo fra tutti Vincenzo Balzano, volevano fortemente l'apertura di un luogo di riunione di tutti i reperti archeologici rinvenuti nel territorio. Nacque in un periodo in cui si stava delineando la reale posizione dell'antica città di Aufidena.

Nel 1924 vi fu il furto di molti reperti, ma il museo restò aperto e continuò ad arricchirsi di nuovi reperti con il passare del tempo. I bombardamenti del 1943 - 44 ne decretarono però la chiusura; non vi furono molti danni alle infrastrutture, ma i reperti restarono a lungo incustoditi, vittime di numerosi saccheggi. I reperti rimasti finirono spesso all'aperto, esposti alle intemperie per molti anni.

Il nuovo museo è stato inaugurato più di cinquanta anni dopo, nel 1999, conseguentemente alla ristrutturazione del vecchio Convento della Maddalena, nell'area periferica di Castel di Sangro. Il lavoro di recupero dei reperti era già cominciato anni prima dalla locale sezione dell'Archeoclub d'Italia; l'amministrazione comunale aveva provvisoriamente adibito a museo parte del Palazzo del Principe.