La nascita del museo archeologico di Cagliari risale al 1800, quando il Viceré Carlo Felice, accogliendo la proposta del Cavaliere Lodovico Baylle, fece allestire in una sala del palazzo Viceregio il Gabinetto di Archeologia e Storia naturale affidato alla cura del Cavaliere Leonardo De Prunner.
Il Museo era allora concepito come una wunderkammer, ovvero una stanza delle meraviglie dove mettere insieme oggetti unici, di grande pregio e particolari. Grazie al grande lavoro di raccolta di Baylle e de Prunner la collezione del Gabinetto crebbe sempre di più, arricchendosi di oggetti di antichità, minerali e animali. Nel 1802 la collezione, evento straordinario per l’epoca, venne aperta al pubblico.
Nel 1805 il Viceré donò la collezione del Gabinetto di Archeologia e Storia naturale alla Regia Università di Cagliari nella sede di palazzo Belgrano, nell’attuale via Università.
Gli spazi iniziali dedicati ai reperti archeologici zoologici e mineralogici vennero ampliati nel 1857. Nonostante le diverse vicissitudini legate alla successione dei direttori del museo, la collezione proseguì la sua espansione grazie alle numerose e importanti donazioni (Spano, Castagnino, Timon, Caput, Cara) e alle nuove campagne di scavo. Per accogliere i nuovi oggetti venne creato da prima un gabinetto lapidario, poi nel 1895 l’intero “Museo” venne spostato in alcune sale del Palazzo Vivanet in via Roma.
Nel 1904, nello spazio precedentemente occupato dalla Reale Zecca in piazza Indipendenza, su progetto di Dionigi Scano venne costruito il Regio Museo Archeologico. Tra il 1901 e il 1931 il Soprintendente alle antichità della Sardegna Antonio Taramelli curò il nuovo allestimento.
Nel 1993 le collezioni sono state spostate all’interno del complesso della “Cittadella dei Musei”, in uno degli edifici realizzati tra il 1956 e il 1979 dagli architetti Piero Gazzola e Libero Cecchini per accogliere i più importanti musei cittadini. Il complesso della Cittadella e gli ambienti che lo costituiscono rappresentano un importante esempio di recupero architettonico di una struttura fortificata.
Il Museo dal 2013 ha anche la sua sede virtuale attraverso il blog e i suoi canali social. Un nuovo modo per comunicare con i visitatori.
Nel 2016 il museo diventa “liquido”, un museo che rinnova e trasforma i suoi contenuti per essere più accessibile a tutti i suoi visitatori.