בשנת 1829, לאחר מלחמת העצמאות היוונית, הוקם באגינה המוזיאון הראשון של יוון המודרנית. לאחר קביעת אתונה כבירת יוון, החלה חיוניותו של מוזיאון מרכזי לעתיקות בעיר להתבהר. באוקטובר 1866 נוסד מבנה המוזיאון בחלקה שנתרמה על ידי אלני טוסיטסה, והבנייה החלה על פי תוכניות של האדריכלים לודוויג לאנגה ופנגי קלקוס. צורתו הסופית נקבעה על ידי האדריכל ארנסט זילר, שגם פיקח על הבנייה עד שנת 1889, בה נסתיימה בניית הכנף המערבית של המבנה. המוזיאון נחנך ב-9 באוגוסט1893. למוזיאון הועברו ממצאים ארכאולוגיים שהיו בבעלות השירות הארכאולוגי היווני.
במהלך מלחמת העולם השנייה, הוסתרו העתיקות מהמוזיאון במבנה עצמו, בכספות של בנק יוון ובמערות טבעיות ברחבי יוון. בשנת 1948, על אף המלחמה שהתנהלה ביוון, נפתח מחדש המוזיאון ושיקומו החל[2]. מנהל המוזיאון דאז, כריסטוס קארוזוס, השתמש בפינוי המוזיאון כדי לבצע ארגון מחדש של המוצגים במוזיאון. הארגון נמשך עד שנת 1964, אז חזר המוזיאון לתפקודו הרגיל.
תערוכה זו היא היחידה של ממצאים שאינם ממקור יווני, ומקורם בין האלף ה-5 לפנה"ס לתקופה הרומית. התערוכה המקורית מורכבת משתי תרומות עיקריות של ממצאים: אוספו של יואניס דימטריו שנתרם ב-1890, ואוספו של אלכסנדרוס רוסטוביץ' שנתרם ב-1904[4].
במוזיאון שוכנת ספרייה המתמקדת בנושא הארכאולוגיה, ובה כ-25,000 פריטים המתוארכים החל מהמאה ה-17. הספרים מכסים נושאים כמו ארכאולוגיה, היסטוריה של האמנות, דתות עתיקות, פילוסופיה עתיקה, וכן גם ספרות יוונית ולטינית. הספרייה הוקמה יחד עם המוזיאון עצמו, ובשנת 1939 נחנך משכנה הנוכחי. בשנת 2008 שופצה הספרייה הודות לתרומה חיצונית.
בספרייה שוכן גם ארכיון תצלומים, אשר נחשב לאחד מהארכיונים הגדולים והעשירים מסוגו[6]. הארכיון מכיל כ-250,000 שקופיות וסרטים וכ-1,300,000 תמונות מודפסות.