Un primo museo archeologico fu inaugurato nel 1929, in seguito agli scavi archeologici condotti nella città di Aosta, e più in generale in Valle d'Aosta tra il 1880 e il 1925. Dopo il restauro del palazzo dei nobili Vaudan, ceduto quale sede del convento distrutto nel 1802 da Napoleone, l'edificio è dal 1993 una delle più prestigiose sedi espositive della città. Il MAR espone reperti che vanno dalla frequentazione mesolitica nelle Alpi occidentali (VII millennio a.C.), alle stele antropomorfe proprie del fenomeno del megalitismo, fino ai reperti provenienti dagli scavi delle chiese paleocristiane. La cultura romana di Augusta praetoria è descritta attraverso un plastico della città, i corredi funerari, un piccolo corpus epigrafico, il noto Balteo (II secolo d.C.), un prezioso busto di Giove Dolicheno e importanti collezioni di vetro. Interessante è anche il nuovo allestimento adeguato anche ai bambini, con scenografie ricostruttive e percosi tattili. Nel sottosuolo vengono invece allestite alcune mostre tematiche archeologiche.