Bảo tàng trưng bày bộ sưu tập hấp dẫn và độc đáo với gần 1.000 hiện vật liên quan đến cư dân cổ thuộc Văn hoá Sa Huỳnh có niên đại cách nay khoảng 2000 năm. Cư dân Văn hóa Sa Huỳnh được xem là chủ nhân của tiền cảng - thị sơ khai Hội An, từng có quan hệ, giao lưu với cả khu vực Đông Nam Á, Nam Ấn Độ và Trung Hoa. Ngoài ra, bảo tàng này còn trưng bày một số hiện vật phát hiện ở di chỉ Bãi Ông - Cù Lao Chàm, minh chứng từ thời tiền sử cách nay khoảng hơn 3000 năm đã có cư dân bản địa sinh sống ở đây. Bộ sưu tập hiện vật về Văn hoá Sa Huỳnh ở Hội An tại bảo tàng được các nhà khoa học đánh giá là phong phú và độc đáo.
Tuy nhiên, trải qua hơn 21 năm, do ảnh hưởng của môi trường khí hậu nóng, ẩm nên hiện vật bảo tàng có sự xuống cấp, nhất là hiện vật sắt. Bên cạnh đó, do yêu cầu phải đổi mới trong phương pháp trưng bày để đáp ứng nhu cầu hưởng thụ văn hóa của công chúng nên trong thời gian qua, được sự thống nhất chủ trương của UBND thành phố, Trung tâm Quản lý Bảo tồn Di sản Văn hóa Hội An đã phối hợp với đơn vị tư vấn tổ chức phục chế hiện vật, bổ sung tư liệu hiện vật, thông tin nghe nhìn, đổi mới phương pháp và hình thức trưng bày làm phong phú thêm những bộ sưu để du khách hiểu rõ hơn Văn hóa Sa Huỳnh ở Hội An.
Nhân dịp kỷ niệm 17 năm ngày Đô thị cổ Hội An được công nhận di sản văn hóa thế giới (4/12/1999-2016), kỷ niệm 30 năm thành lập Trung tâm Quản lý Bảo tồn Di sản Văn hóa Hội An, vào chiều ngày 02/12 vừa qua, Bảo tàng Văn hóa Sa Huỳnh được khánh thành tu bổ, nâng cấp và mở cửa lại để đón khách tham quan.