Il Museo fu inaugurato nel 1955. I primi materiali furono raccolti in occasione della mostra archeologica del 1911 organizzata nell'ambito delle manifestazioni per il cinquantenario dell'unità d'Italia. La Mostra della Romanità allestita nel 1937 per celebrare il bimillenario della nascita d'Augusto fu un'altra tappa significativa nella formazione delle collezioni che compongono il museo.
Nelle 59 sezioni vengono illustrati tutti gli aspetti della Roma antica con una raccolta imponente di calchi, riproduzioni e plastici di complessi architettonici e monumenti dell'impero romano.
Occupa una superficie di 12.000 metri quadrati ordinato in sale di un'altezza media di 10 metri, tale da consentire la ricostruzione delle facciate di monumenti.
Le prime 14 sezioni delineano una sintesi storica di Roma dalle origini al VI secolo d.C.. Da segnalare il pronao del tempio di Augusto ad Ancyra (odierna Ankara) con il testo del testamento spirituale dell'imperatore Augusto.
Le restanti 45 sezioni documentano vari aspetti della vita pubblica, religiosa, economica e militare.
Tra i pezzi di maggior pregio, conosciuti in tutto il mondo, sono da segnalare il grande plastico di Roma all'età dell'imperatore
Costantino (IV d.C.) ed i calchi della
Colonna Traiana fatti eseguire da napoleone III.