L’idea di creare un museo civico a Chiusi prese campo già nel 1830. Solo il 28 ottobre 1871 però fu inaugurata, in alcune stanze confinanti con la chiesa di San Francesco, una mediocre collezione pubblica di reperti etruschi, raccolti dalla Commissione archeologica comunale.
Tale Commissione, nominata il 17 ottobre 1860, per volere dell’allora Gonfaloniere Pietro Nardi Dei, fu creata principalmente per la tutela delle Catacombe di Santa Mustiola e Santa Caterina. Successivamente, col passare degli anni, all’interno di detta istituzione maturò anche la voglia di salvare dalla dispersione, tutti quei reperti archeologici restituiti dagli scavi effettuati nel territorio chiusino. Frutto ormai da lungo tempo di lucrosi guadagni da parte dei proprietari terrieri della zona.
Nel decennio che precedette la prima esposizione, la Commissione non ebbe vita facile, infatti, vennero a mancare mezzi economici adeguati e locali idonei per una decorosa conservazione dei materiali. Gli oggetti man mano raccolti, prodotto di acquisti e donazioni, erano ammassati, è proprio la parola giusta, in alcuni magazzini comunali, alla rinfusa e nel più completo disordine.
Diveniva quindi improrogabile il reperimento di vani appositi per una loro degna sistemazione. A tale scopo, nell’agosto del 1870, il Comune riuscì ad acquistare dal signor Pietro Bonci Casuccini, due stanze al piano terra ed un palco. Ben presto, però, anche questa soluzione si rivelò insufficiente. Grazie agli scavi che la Commissione riusciva ad effettuare in proprio ed anche ai reperti che man mano erano dati in dono, la collezione si ampliava sempre più.
Ancora una volta, per questa ragione, l’istituzione si ritrovò a dover fare i conti con gli angusti spazi a disposizione. Finalmente, nella seduta della Commissione archeologica, svoltasi nell’ottobre del 1874, il presidente G. Francesco Gamurrini, annunciò che il Comune aveva pubblicato una gara per il progetto di costruzione del nuovo museo. L’anno successivo, lo stesso 28 ottobre, fu data lettura della decisione che la Regia Accademia delle belle arti di Firenze aveva inviato a proposito dei progetti presentati.
Fu scelta la proposta di Antonio Grazzini, perché, sempre secondo l’Accademia, ricordava i templi di Ercolano e Paestum. Fu poi invece adottato il progetto dell’attuale edificio in stile neoclassico, dell’architetto Partini. Dal 1876, anno in cui il Comune tolse il contributo annuale alla Commissione, ebbe inizio per la stessa, un periodo veramente buio. Solo dal 1880, infatti, fu creata una nuova riorganizzazione della raccolta comunale, che si concluderà nel 1901 con l’apertura dell’odierno edificio.
All’inaugurazione intervenne il principe ereditario d’Italia, futuro Vittorio Emanuele III. Nel 1932 fu necessario un nuovo ampliamento, dovuto anche questo agli ulteriori ritrovamenti ed acquisti di materiali provenienti da collezioni private. Nel giugno del 1944, durante il passaggio del fronte, il Museo fu danneggiato dai colpi d’artiglieria e poté riaprire ai visitatori solo nel 1948. Infine, nel 1963, il parlamento votò una legge che autorizzava lo stato ad acquistarlo.