Il museo è ospitato in un edificio cinque-secentesco, sede del Real Museo borbonico dal 1777, quando Ferdinando IV decise di collocarvi il materiale archeologico restituito dagli scavi di Pompei ed Ercolano oltre alla collezione di antichità dei Farnese, ereditata dai Borbone. Le raccolte sono state arricchite nel tempo dall'acquisizione di varie collezioni: il Museo Palatino (1816); la collezione dei Borgia di Velletri (1816-1817); la Raccolta cumana, frutto degli scavi condotti a Cuma (1853-1856); la Santangelo (vasi, terrecotte e monete), acquistata dal comune di Napoli nel 1865 e in deposito al museo. Pezzi di straordinario valore sono il più grande gruppo marmoreo tramandato dall'antichità, il Toro Farnese (II-III secolo d.C.), rinvenuto nelle terme di Caracalla e la Tazza Farnese, in agata sardonica, uno tra i più grandi cammei che si conoscano, realizzata nel II secolo a.C. ad Alessandria d'Egitto. Notevole è poi la raccolta di sculture in bronzo e marmo trovate nella villa ercolanese dei Papiri. Famosa la collezione di mosaici, tra cui è la Battaglia tra l'esercito di Alessandro Magno e i persiani di Dario, rinvenuta nella casa del Fauno di Pompei. Dagli scavi di Ercolano e Pompei provengono suppellettili in marmo, bronzo, ferro, terracotta e vetro, che costituiscono la più ampia testimonianza al mondo sulla vita quotidiana del I secolo d.C. Tra i settori di recente allestimento vi è quello dedicato alla preistoria e alle colonie greche in Campania: una sala è dedicata a Ischia, con la ricostruzione di una capanna e le sue suppellettili originarie. Recenti anche gli allestimenti del Gabinetto Segreto, collezione di oggetti di contenuto erotico, del settore numismatico e della sezione egiziana con reperti egiziani ed egittizzanti provenienti soprattutto dalle collezioni della famiglia Borgia e del viaggiatore Picchianti. Di prossima apertura gli spazi dedicati alla collezione delle pitture pompeiane