Il museo è stato realizzato nel secondo dopoguerra e contiene, per la maggior parte, reperti archeologici provenienti da sistematiche campagne di scavo, condotte dagli archeologhi Luigi Bernabò Brea e Madeleine Cavalier, nel territorio delle isole Eolie.

È costituito da oltre 40 sale, ubicate in diversi edifici del complesso del Castello, e suddiviso in diverse sezioni: nelle quali sono esposti corredi funerari, vasi, cippi, steli tombali e sarcofagi in pietra che testimoniano dell'evoluzione del culto dei defunti. Inoltre ceramiche di tipi e fogge varie, maschere teatrali e statue fittili.

I materiali, datati dalla preistoria ai nostri giorni, sono molto ben catalogati e ciascun reperto è dotato di adeguata descrizione, in lingua italiana e inglese, che rende fruibile la conoscenza dello stesso contestualizzata al luogo del ritrovamento.

Esistono poi due sezioni staccate del museo ubicate sulle isole di Panarea e Filicudi.