Der Ursprung des Archäologischen Museums geht wie zahlreiche andere florentinische Museen auf die Antiquitätensammlungen der Medici und Lothringer zurück, die ursprünglich zusammen mit anderen Kunstschätzen in der Galerie der Uffizien ausgestellt waren, und 1888 an ihren heutigen Sitz im Palazzo della Crocetta (1620 von Giulio Parigi erbaut) verlegt wurden. Den Kern der Sammlung bildet nach wie vor die etruskische Kultur, für die sich bereits im 15. Jh. Cosimo der Alte de’ Medici interessierte; doch erst mit Großherzog Cosimo I. (16. Jh.) bilden sich die eigentlichen heutigen Sammlungen, welche von seinen Nachfolgern (zuvorderst der Kardinal Leopoldo) noch vergrößert wurden. Diese sammelten hervorragende Werke wie die „Chimera di Arezzo“ (Chimäre von Arezzo), die „Minerva d'Arezzo“, sowie „L'Arringatore“ (Redner).

Die Sammlung wurde dann von dem Hause Lothringen weitergeführt, dem wir die Schaffung der überaus bedeutenden ägyptischen Abteilung verdanken, aber auch die Bereicherung der etruskischen Abteilung, die nach Serien geordnet und von dem Antiquar des Lothringer Hofes erforscht wurde. Die Erwerbungen setzten sich auch im 19. Jh. fort und hatten Neuzugänge zum Museum bedeutender Stücke zur Folge, wie den Sarkophag der Amazonen und den Sarkophag von Larthia Seianti; jener Epoche ist außerdem die erstmalige Organisation der etruskischen topographischen Sektion zu verdanken, die Gliederung der Sammlung etruskischer Skulpturen sowie der kleinen und großen Bronzen. Neben den bereits erwähnten Werken verdient auch die reichhaltige Abteilung der etruskischen Goldschmiedekunst eine besondere Erwähnung.