Les collections du musée sont divisées en 59 sections, disposées sur une surface de 12 000 mètres carrés. Les salles ont une hauteur moyenne de 10 mètres et un développement pariétal total de plus de 3 kilomètres.
Les 14 premières salles offrent une synthèse historique de Rome des origines au VIe siècle ap. J.C.; vient ensuite une section consacrée au Christianisme.
Le bâtiment qui abrite le musée est l'œuvre des architectes Aschieri, Bernardini, Pascoletti et Peressutti, lauréats d'un des concours organisés pour la construction des bâtiments les plus importants de l'Exposition Universelle de Rome de 1942. Parmi les auteurs du projet, Pietro Aschieri joua un rôle prédominant, avec la création d’une structure majestueuse et un peu grandiloquente à