Le musée est né d’un simple dépôt de fouilles municipal installé en 1969 dans l’ancienne prison de Sartène. En 1970, il devient le Centre de préhistoire corse, dirigé par l’archéologue Roger Grosjean jusqu’à sa mort en 1975, puis musée départemental d’archéologie en 1977. Aujourd’hui géré par la Collectivité de Corse, il porte le label Musée de France. Une extension de 1 400 m² sur trois niveaux jouxte l’ancienne prison, en haut de la vieille ville, face au golfe du Valinco. Un centre de documentation et une salle de conférences l’accompagnent, et la terrasse de l’entrée offre un beau panorama sur la ville.
Le parcours, chronologique, couvre l’île depuis ses premiers peuplements, il y a près de 10 000 ans, jusqu’à la fin de la période génoise, au XVe siècle. La préhistoire y tient une place de choix : la faune d’origine de l’île, les occupations du Mésolithique, l’installation des premiers agriculteurs-éleveurs du Néolithique, puis les âges du Bronze et du Fer, avec armes, céramiques, outils et parures issus de la plupart des fouilles menées en Corse.
Le musée est surtout connu pour ses statues-menhirs. La Corse compte plus d’une centaine de ces monuments, et le musée en présente un ensemble dans une salle dédiée, dont la statue-menhir de Portigliolo. Leur datation exacte reste discutée, entre la fin du Néolithique et l’âge du Fer. Les réserves conservent plus de 250 000 objets, ce qui en fait l’un des grands musées archéologiques de l’île.
Les collections se prolongent par le monde romain, dont des pièces du trésor de Lava (monnaies d’or), l’archéologie sous-marine et l’artisanat médiéval. Le musée recommande de prolonger la visite sur les sites mégalithiques voisins, en particulier le plateau de Cauria et ses alignements d’I Stantari et de Rinaghju, ainsi que le dolmen de Fontanaccia, à une quinzaine de kilomètres de la ville.