Il museo, allestito nel 1990, ha sede all'interno della Porta S. Sebastiano, la più grande della cinta costruita da Aureliano (270-275), anticamente denominata Porta Appia. Pannelli didattici e plastici collocati nei vari ambienti illustrano la storia della difesa di Roma dalle mura serviane fino ai forti eretti dopo l'Unità. Sono esposti i plastici dei settori più interessanti delle mura e del bastione ardeatino o del Sangallo. Dal museo si accede al camminamento delle mura, percorribili per un lungo tratto; sono inoltre visitabili le terrazze sulle torri.