Gli scavi nell’area sono iniziati nel 1912 e da allora la quantità di materiale recuperato è stata notevole. Il museo è situato all’esterno delle mura di cinta di Gnathia, nell’area della necropoli messapica, ed è costituito da undici sale disposte attorno a due porticati. Con alcuni dei reperti contenuti nel museo sono state allestite tre mostre tematiche esponendo materiale dell’età del Bronzo dai siti della costa, i mosaici pavimentali romani di Taranto, recentemente restaurati, e reperti dalla città. Recentissimamente sono poi stati esposti, per la prima volta nel museo, i corredi funerari di due tombe scoperte nel 1939 e nel 1952.
Altro materiale d’epoca preromana, romana e tardoantica pertinente alla città e ai suoi dintorni completa il percorso museale.
La prima mostra, focalizzata sul periodo dell’età del Bronzo, offre una panoramica degli abitati della costa adriatica pugliese nel II millennio a.C. I reperti esposti consentono di dedurre preziosi dati di carattere economico, sociale e religioso, di grande importanza. Sono rappresentati i siti di Coppa Nevigata, nell’area sipontina, Madonna del Petto nelle Murge, di Giovinazzo, Bari, Monopoli, Egnazia, lungo la costa, di Torre S. Sabina, che, con il materiale ceramico d’importazione rinvenuto nella grande tomba a tumulo, testimonia i contatti con la civiltà micenea, per finire con il sito di Punta Le Terrare, presso il porto naturale di Brindisi, aperto ai commerci con la grecia orientale.
La seconda mostra è dedicata ai mosaici pavimentali ellenistici d’età imperiale rinvenuti presso le domus romane di Taranto: scene di natura morta, di zoomachia e soggetti mitologici (fauni, ninfe) fanno da corollario al bel mosaico locale, pertinente alla basilica civile di Egnatia, raffigurante le Tre Grazie e risalente al III-IV sec. d.C. La terza mostra tematica concerne la storia degli scavi archeologici a Egnazia ed espone due importanti ritrovamenti avvenuti nel 1939 e nel 1952: si tratta di tombe a camera di particolare sfarzo, come si può notare dalla ricchezza dei corredi.
La tomba ritrovata nel 1952, in particolare, ha rivelato il suo riutilizzo per altre sepolture, cosicchè la quantità di materiale recuperato (tutto databile al IV sec. a.C.) è stata rilevante: uno skyphos e un cratere apulo a figure rosse, una corona funeraria in bronzo, terracotta dorata e alabastra in pietra sono tutti pertinenti a una sepoltura maschile; vasi apuli a figure rosse, un’hydria decorata con sfoglia dorata e altra ceramica di stile di Gnathia appartengono invece ad una sepoltura femminile.
La tomba scoperta nel 1939 è invece più recente (III sec. a.C) e consiste soprattutto in statuette, anche policrome, quasi tutte di produzione tarantina, e un sigillo di rocca raffigurante un cane che insegue un cervo, possibile segno usato per evidenziare l’identità di un’importante famiglia locale. Oltre al materiale impiegato per l’allestimento delle mostre, sono esposti interessanti oggetti provenienti dalle aree di scavo: si segnala un caduceo bronzeo del V sec. a.C. recante l’iscrizione greca "Gnathinon", che attesta l’esistenza della città preromana già in quel periodo, e una bella testa raffigurante il dio Attis proveniente da un santuario del II sec. d.C. probabilmente dedicato a Cibele.

La chiamano la Leonessa di Puglia: stiamo parlando di Altamura, città fiera e ribelle, bella e nobile per la sua storia e cultura. La presenza dell'uomo, ad Altamura, è antichissima, come i resti dell'Uomo di Altamura, vissuto all'incirca 400.000 anni fa nella grotta di Lamalunga.
Eclissatosi 250 mila anni fa nella grotta, che lo ha conservato nel suo scrigno e lo ha consegnato a noi spregiudicati discendenti del terzo millennio, oggi l'Uomo di Altamura ritorna a calcare la scena. Probabilmente allora non percepiva l'agguato che quella grotta gli tendeva. Lo spaventava più la grandiosa voragine del Pulo, la cui calotta era improvvisamente sprofondata, aprendo al sole sulla parete settentrionale a strapiombo grandi cavità sgombre dai flussi pluviali, che diventarono i suoi ripari dalle fiere e dalle intemperie.
Suoi coetanei abitavano la Murgia Franchini e avevano imparato a non avventurarsi, durante i periodi di piena, tra i canaloni gonfi d'acqua che confluivano nella grave di Farawalla. Leggende ancora vive raccontano di intere mandrie precipitate, con i loro pastori, nel buco nero di Farawalla e rinvenute dopo giorni e giorni nel golfo di Taranto.
Nell'antico canalone di Lamalunga l'Uomo di Altamura fu travolto dalle acque e fu scaraventato, attraverso uno pozzo che intercettava una galleria di scorrimento, a 30 metri dalla superficie, nella sala principale della grotta. Una successiva piena lo trasportò in un ramo secondario di assorbimento, dove rimase incastrato tra le stalattiti. L'acqua lo sommerse e ricamò sul suo scheletro, con l'alabastro, merletti di concrezioni a "cavolfiore". Attraverso gli altri pozzi e sospinte dai flussi stagionali, numerose carcasse di animali raggiunsero la grotta. L'acqua le depositò col limo, l'argilla rossa e la sabbia negli anfratti più segreti.
250 mila anni dopo il C.A.R.S. (Centro Altamurano Ricerche Speleologiche), il giorno 07/10/1993, durante l'esplorazione della grotta di Lamalunga, fa una scoperta di rilevanza mondiale : "L'Uomo di Altamura" gli unici resti di scheletro umano intero del paleolitico. La scoperta dell'ominide nella grotta di Lamalunga è riconducibile ad un maschio adulto di 160-165 centimetri. E' integro nella struttura scheletrica ed è in ottimo stato di conservazione. Sul suo cranio sono presenti sia i tratti arcaici che quelle trasformazioni morfologiche, stabilizzatesi nei neandertaliani, che consentono di collocarlo nel gruppo di fossili del Pleistocene Medio europeo, tra le forme di Homo erectus (400 mila anni) e le forme di Homo di Neanderthal (85 mila anni), in una fase di passaggio stimata intorno a 250 mila anni fa.