В соответствии с постановлением Академии наук Казахской ССР от 15 августа 1972 года в структуре Института истории, археологии и этнографии был организован Музей археологии. Музей принял первых посетителей 30 августа 1973 года.

Учреждение было создано по инициативе Первого секретаря Центрального Комитета Компартии Казахстана Д.А. Кунаева с целью сохранения, систематизации и научного изучения археологического наследия республики.

В формирование музея и определение его научного направления значительный вклад внесли видные представители археологической науки Казахстана — А.Х. Маргулан, А.Н. Нусипбеков, Г.Ф. Дахшлейгер, К.А. Акышев, Х.А. Алпысбаев, М.К. Кадырбаев, А.Г. Максимова, Т.Н. Сенигова, К.М. Байпаков, Б.Н. Нурмуханбетов, З.С. Самашев, Ж.К. Курманкулов и другие ученые. Музей сформировался не только как место хранения археологических артефактов, но и как постоянная научная база для проведения фундаментальных исследований.

В организации и дальнейшем развитии учреждения большую роль сыграли хранители фондов, реставраторы и искусствоведы — В.И. Садомский, Н.И. Синенькая, Т. Молдасбанова, Р.А. Бектуреева, Б.Б. Кожахметов, Т.И. Кулик, Ж.Т. Рамазанова, А. Горбатов, К. Итенов, А.С. Ермолаева и другие.

С этого периода Музей археологии стал важным научным центром археологических исследований республики. За годы своей деятельности он сыграл ведущую роль в подготовке научных кадров и систематическом изучении археологического наследия.

Экспозиционное пространство музея проводит посетителя по длительному и богатому пути истории человечества на территории Казахстана — от древнейших эпох до средневековой цивилизации. В витрине, посвящённой каменному веку, представлены каменные орудия, скребки и резцы эпох палеолита, мезолита и неолита. Эти артефакты позволяют представить повседневную жизнь древних людей, их борьбу с природой и становление первых трудовых навыков. Даже простые каменные орудия дают ощущение истоков человеческой цивилизации.

Раздел бронзового века знакомит с эпохой развития металлургии и значительных социальных изменений. Здесь представлены бронзовое оружие, орудия труда, украшения и керамическая посуда. Экспозиция наглядно демонстрирует мировоззрение и уровень мастерства людей того времени.

Раздел, посвящённый средневековью, представляет эпоху расцвета городской культуры на территории Казахстана. В зале размещены макеты мавзолея Айша-биби, мавзолея Ходжи Ахмеда Ясави и мавзолея Козы Корпеш – Баян Сулу. Эти архитектурные памятники являются ярким свидетельством духовного и культурного развития казахской земли. Кроме того, в средневековом разделе представлены керамические изделия, предметы быта и образцы ремесел, найденные в городах Отрар и Тараз. Эти артефакты подтверждают, что города Великого Шёлкового пути были важными центрами международной торговли и культурных связей.