Il museo venne istituito nel 1889 (e inaugurato l'anno successivo), per raccogliere le antichità della città datate tra il V secolo a.C. e il III secolo d.C. Il museo ospita eccezionali capolavori di statuaria (foto 1-24), scultuta funeraria (foto 25-36), arte musiva (foto 37-51), pittura (52-57), oreficeria e oggettistica (foto 59-66). Tra gli innumerevoli capolavori di statuaria esposti è doveroso menzionare l'Augusto di via Labicana, ritratto dell'imperatore Augusto in veste di pontefice massimo, ritrovato in quella che era la villa di Livia presso la via Labicana (foto 6-8), la statua bronzea del Pugile in riposo, una scultura greca datata alla seconda metà del IV secolo a.C. e attribuita a Lisippo o alla sua immediata cerchia (foto 11-13), il Discobolo Lancellotti, dagli scavi dell'Esquilino del 1781 da Villa Palombara (foto 19-21), l'Ermafrodito dormiente, che rappresenta un giovane che dorme sul proprio mantello con la testa appoggiata sul braccio destro che fa da cuscino (foto 22-23). Tra i capolavori della scultura funeraria merita menzione il bellissimo sarcofago di Portonaccio (foto 29-34). Si tratta di un sarcofago romano rinvenuto nel 1931 in via delle Cave di Pietralata, nei pressi di Portonaccio, un quartiere di Roma lungo la Via Tiburtina. È databile attorno al 180 circa. Tutte le scene illustrano le virtutes del defunto (forse Aulo Giulio Pompilio Tito Vivio Levillo Pisone Bereniciano), che si trova al centro del sarcofago nell'atto di battagliare contro i barbari. Sull'alzata del coperchio sono invece incise quattro scene della vita del defunto che ne celebrano anche le sue virtù.