Il museo archeologico è allestito all’interno di palazzo Orsini, negli spazi degli ex granai settecenteschi. Uno degli aspetti più caratteristici della struttura è dato dalla disposizione delle sale intorno al deposito-magazzino, interamente visibile attraverso vetrate, dove avviene il restauro dei reperti. Il nucleo principale della collezione ha origine da una donazione privata: oltre mille reperti venuti alla luce nella necropoli di Poggio Buco, pochi chilometri a sud-ovest di Pitigliano. Una seconda sezione riguarda invece i reperti provenienti dall’acropoli e dalle necropoli di Pitigliano. Tipologicamente la raccolta spazia dalle ceramiche primitive agli spettacolari vasi di bucchero decorati a bassorilievo; notevoli, anche le fusioni in bronzo. Merita specifica menzione il fatto che il museo di Pitigliano sia stato tra i primi in Italia ad aver dedicato una sezione al problema della produzione di falsi, alla tutela dei beni culturali e agli scavi clandestini