Situato all'interno di villa Landolina, un grande spazio verde ricco di preesistenze storiche (vi si trova una piccola latomia che accoglie tre ipogei pagani e il cimitero dei Protestanti), l'edificio, una struttura moderna a forma triangolare, s'inserisce quasi mimeticamente nel contesto. Con il suo spazio espositivo di oltre 9000 metri quadri, il museo, realizzato nel 1988 su progetto di Franco Minissi, accoglie le collezioni precedentemente ospitate nella storica sede di piazza del Duomo e fornisce un quadro completo delle civiltà che si sono susseguite nel territorio. Al centro dell'edificio un grande ambiente circolare è il punto di riferimento non solo fisico del museo: in esso si possono ricevere tutte le informazioni sulla storia delle collezioni e sui contenuti dei quattro grandi settori espositivi in cui sono distribuite. Il settore A, che inizia con un'attenta visione geologica del territorio ibleo, è dedicato alla preistoria e alla protostoria, dal Paleolitico ai tempi della colonizzazione greca. Il settore B è dedicato alle colonie greche in Sicilia, con particolare riferimento a Megara Hyblaea e Siracusa. Della prima sono presenti le ceramiche più antiche e alcune splendide sculture, tra le quali la statua funeraria del medico Sambrotidas della metà del VI secolo a C. e, della stessa epoca, la statua raffigurante una Dea madre che allatta due gemelli, in calcare dipinto. Seguono una serie di reperti che costituiscono i corredi funerari rinvenuti nelle necropoli della città. La parte riguardante Siracusa si compone di raccolte statuarie e il materiale soprattutto ceramico proveniente da scavi effettuati nel quartiere dell'Acradina (piazza Vittoria) al santuario di Demetra e Kore, quindi i corredi funerari e le terrecotte architettoniche raccolte dal tempio di Apollo. Nel settore C sono esposti i reperti provenienti da Eloro, avamposto di Siracusa lungo la costa a sud della città, e delle subcolonie di Akrai, Kasmenai e Camarina, da cui proviene un gruppo acroteriale di terracotta (destinato al culmine del tetto di un edificio di probabile uso sacro) raffigurante un cavaliere. Inoltre sono rappresentati con interessanti materiali i centri indigeni ellenizzati all'interno della Sicilia e le importanti colonie doriche di Gela e Agrigento. Al primo piano, il settore D è dedicato all’età ellenistica e romana e ospita due tra i capolavori del museo: la splendida copia d’età romana della Venere Anadiomene (“che emerge dal mare”), detta anche Venere Landolina dal nome dell’archeologo che la dissotterrò nel 1804; e il sarcofago di Adelfia, del IV sec. d.C., ritrovato nel 1872 all’interno della catacomba di S. Giovanni e interamente ricoperto da fregi raffiguranti scene della tradizione cristiana.