En 1868 Luis Maraver y Alfaro, conservador del Museo, intentó adquirir el Oratorio de San Felipe Neri, pero no lo consiguió.

[6]​ Durante esa etapa en la calle Velázquez Bosco estarán al frente del museo el ya nombrado Joaquín María de Navascués (1921-1925), Fernando Valls-Taberner y Blas Taracena —en un breve paréntesis durante la Guerra Civil (1936-1938)—, José de la Torre y del Cerro (1938-1939) y Samuel de los Santos Gener (1926-1958).

Se inauguró en 1961 la primera planta en la que se exponían materiales desde la Prehistoria hasta época visigoda; y en 1962 la segunda planta con materiales de época andalusí y mudéjar.

Paralelamente, se impulsaron los estudios arqueológicos en los solares anexos, donde se descubrió el antiguo teatro de Colonia Patricia Corduba, así como talleres artesanales tardorromanos y casas medievales andalusíes, que conectan históricamente con los restos de época medieval conservados dentro del palacio y con la gran construcción renacentista de Hernán Ruiz II.

La construcción del nuevo edificio comenzó en enero de 2001, aunque en el año 2002 se produjo una paralización.

Sin embargo, a pesar de que se construyó un nuevo edificio anexo, todavía está pendiente la restauración del palacio de los Páez, que desarrolla el programa expositivo del Museo.

En abril de 2017, el Gobierno fue instado por el Senado a restaurar la sede del museo.

Entre los años 1926 y 1959 se llevaron a cabo un gran número de excavaciones en la ciudad lo que conllevó un incremento en las colecciones.

En el museo se conservan unas 33 500 piezas inventariadas, que abarcan desde la Prehistoria hasta la Baja Edad Media.

Estas piezas son destacables tanto por su cuantía como por su calidad así como por su estado de conservación y su carácter único.