Il museo, che ha sede in Palazzo pretorio (XV secolo), è sorto nel 1982 per iniziativa del Comune in collaborazione con il circolo mineralogico e paleontologico Val d'Elsa al fine di conservare ed esporre reperti preistorici, fossili, mineralogici e zoologici del territorio di Montaione, oltre a una collezione di oggetti africani donata da privati. Dopo alcuni anni di chiusura, nel 2002 è stata riaperta la sezione archeologica del museo, l'unica attualmente aperta al pubblico. I reperti esposti in questa sezione ricoprono un arco cronologico molto ampio, compreso tra il Paleolitico inferiore e il basso medioevo. Il reperto più antico, che attesta il remoto popolamento delle colline di Montaione, è la stele etrusca del VI secolo a.C. riproducente un guerriero con elmo, lancia e scudo su una pietra tombale sulla quale è scritta l’età del defunto. Il nucleo centrale della sezione paleontologica è costituito da un fossile di scheletro di balena