Il Museo è nato grazie alla raccolta di reperti archeologici pervenuti da ricerche sul territorio che, a partire dagli anni '60, sono state effettuate dal Gruppo Speleologico e Archeologico versiliese guidato dal Prof. Bruno Antonucci, in collaborazione con la Soprintendenza Archeologica e l'Università di Pisa. I reperti provengono dall'area versiliese e la loro datazione copre un arco di tempo che va dalla Preistoria al Medioevo.
La raccolta comprende diverse sezioni: la Paleontologica, in cui sono conservati reperti faunistici risalenti fino al Paleolitico superiore. La Preistorica, con resti ossei umani, punte di freccia, pugnali e altri manufatti dell'industria litica, vasellame e pendagli in osso. La sezione di maggior rilievo è quella Etrusca e Ligure, che comprende la raccolta di tutti i cippi funerari etruschi della Versilia, alcune tombe a cassetta e altre notevoli testimonianze degli insediamenti di queste popolazioni nella zona: vasellame, oggetti di ornamento personale, strumenti di lavoro. Infine, la sezione Romana e Medievale conserva vari manufatti tra cui anfore, ceramiche, vetri, strumenti di lavoro, tombe e corredi funebri, monete. Tra i reperti conservati sono presenti i rinvenimenti dai seguenti siti archeologici della Versilia: Monte Lieto, la Costa, Pieve del Santi Giovanni e Felicita, Casa Baldi, Via del Poggione, Baraglino, Cafaggio, Crocialetto, Bora dei Frati, Montiscendi, La Cappella, Monte Altissimo, Levigliani, Pievecchia.