La prima raccolta propriamente archeologica si deve invece a Pietro Caire che nel 1863 donò alla Biblioteca Civica di Novara un insieme di una ventina di reperti di varia provenienza, in piccola parte da Novara e dal Novarese, per lo più dall’Italia meridionale. Gli oggetti vennero esposti in una vetrina.

La svolta verso la costituzione di un vero e proprio Museo avvenne nel 1874 con la fondazione della Società Archeologica Novarese pel Museo Patrio. Il sodalizio di eruditi, tra i quali si distinse per impegno e numerosità di reperti conferiti Antonio Rusconi, ricevette continue donazioni dalla città e dal territorio circostante, fino ad arrivare nel 1877 all’inaugurazione del  primo Museo Patrio in cinque sale di una sede provvisoria. Nel 1883 Il Museo venne trasferito nel Palazzo del Mercato, concesso dal Comune, sede anche della Biblioteca Civica e, a partire dal 1885, la Società Archeologica ne garantì la regolare apertura al pubblico.

Ma il sodalizio, basato interamente sul volontariato, andò incontro a difficoltà gestionali che portarono nel 1890 al suo scioglimento. Per statuto tutto il patrimonio accumulato venne conferito al Comune di Novara. Il Museo, divenuto civico, fu posto sotto la stessa direzione della Biblioteca, di cui in quegli era incaricato Raffaele Tarella. La gestione civica mantenne il Museo nella stessa sede curandone l’apertura al pubblico fino al 1906, quando venne organizzato il trasferimento della Biblioteca in una nuova sede, mentre il Museo, in attesa di sistemazione, venne chiuso e i reperti collocati a magazzino.

Sin dal 1907 fu istituita una commissione conservatrice per la riapertura del Museo, di cui venne nominato direttore temporaneo Giovanni Battista Morandi. Il fine storico e ricercatore fu ufficialmente incaricato della direzione del Museo Archeologico nel 1909. Egli si adoperò con grande energia nella sua riorganizzazione nella nuova sede del Palazzo del Mercato. Già nel 1910 il Museo riaprì al pubblico, allestito in 13 sale con antichità archeologiche, opere d’arte e un medagliere con le collezioni numismatiche. La prematura scomparsa di Morandi, caduto nella prima guerra mondiale sul Carso nel 1915, rese necessaria l’individuazione di una nuova figura di direttore. Fu quindi chiamato all’incarico Alessandro Viglio, anch’egli con una formazione accademica in campo storico.

La sua profonda conoscenza della storia medievale, lo spinse a caldeggiare una nuova e più appropriata collocazione del Museo presso il Broletto, edificio che egli studiò sotto il profilo storico ponendosi al fianco degli architetti Bronzini e Lazanio incaricati del restauro. Dopo l’intervento di recupero nel 1934 le collezioni archeologiche furono trasferite al piano terra del Broletto e, riallestite su progetto museologico di Alessandro Viglio, nel 1935 riaperte al pubblico.

La direzione Viglio si concluse nel 1943, in un momento critico, quando, con il secondo conflitto mondiale. il Museo fu chiuso e i reperti ricoverati per motivi di sicurezza fuori città, a Meina.

Nel dopoguerra, riportate nel 1948 le collezioni archeologiche a Novara, il Museo riaprì al pubblico sotto la guida del conservatore onorario Remo Fumagalli. Egli, mosso da una profonda passione per lo studio delle antichità si impegnò nella sua salvaguardia e nel recupero di nuovi materiali da scavi o raccolte private fatte confluire nelle collezioni novaresi. In quest’opera fu affiancato da don Lino Cassani, parimenti attento al patrimonio archeologico, per la salvaguardia del quale aveva già collaborato negli anni ’20 e ’30 con Alessandro Viglio.

Con la scomparsa di Fumagalli nel 1970 il Museo andò incontro a un altro momento di crisi, con una chiusura al pubblico per un decennio. Durante questa lunga pausa le collezioni vennero studiate e catalogate da archeologi professionisti, quali Gambari e Malnati per i reperti dell’età del Ferro, Maria Carla Rogate Uglietti e Giuseppina Spagnolo per quelli di età romana.

Nel 1980, sotto la direzione unificata dei Musei civici novaresi affidata a Maria Laura Tomea Gavazzoli, il Museo Archeologico, con un rinnovato allestimento curato da Maria Carla Uglietti, venne riaperto al pubblico, sempre nella collocazione al piano terra del Broletto. Questo allestimento rimase aperto al pubblico fino al 2008, quando, per esigenze di restauro conservativo del palazzo, tutte le raccolte archeologiche vennero trasferite a magazzino a Biandrate. Da allora il Comune di Novara, dopo aver provveduto a una revisione inventariale del patrimonio, alla selezione e al restauro dei reperti destinati all’esposizione sotto la direzione della Soprintendenza Archeologia, Belle Arti e Paesaggio, ha individuato quale nuova sede un’ala dei sotterranei del Castello di Novara. Qui il Museo Archeologico di Novara è tornato a essere visitabile al pubblico nell’aprile 2026.