Ordinato in alcune sale delle Procuratìe Nuove – in continuità col Museo Correr (insieme al quale si visita) – testimonia il gusto collezionistico classicheggiante del patriziato veneziano del ’500 e in particolare dei Grimani: suo nucleo originale sono infatti i marmi e i bronzi, rinvenuti a Roma, che il cardinale Domenico lasciò nel 1523 alla Serenissima, cui si aggiunsero, nel 1587, altre sculture soprattutto greche donate dal nipote Giovanni, patriarca di Aquileia. La raccolta comprende oggi sculture originali greche, frammenti di architetture e sculture romane, busti, epigrafi, marmi e monete romane (secoli III-I a.C.). Tra le opere di arte ellenistica, spiccano le statue di divinità femminili greche dei secoli V e IV a.C.; l’ara Grimani, di tarda età ellenistica e raffinata esecuzione, con soggetti bacchici; il cammeo Zulian, in agata intagliata a due strati, raffigurante la testa di Giove Egioco: capolavoro della glittica antica, proviene dalle rovine di Efeso e fu acquistato a Smirne, alla fine del Settecento, dalla famiglia Zulian, il cui lascito è tra i principali nuclei collezionistici del museo. Da notare anche la serie di sculture facenti parte di un grandioso gruppo donato, attorno al 200 a.C., dal re di Pergamo alla città di Atene in ricordo delle sue vittorie sui Galli. Le antichità egizie e assiro-babilonesi sono in deposito dal Museo Correr.