L'edifici històric és una construcció militar obra de l'enginyer Simón Poulet, els plans del qual va signar el 1727 i ho fa aprofitant l'antiga casamata semienterrada al terraplè del Baluard de Sant Joan, construïda per Jacopo Paleazzo "El Fratín" a la fi del segle XVI.
La solució arbitrada per l'arquitecte autor del projecte i director de l'obra, Víctor Beltrán Roca, analitza molt seriosament l'urbanisme de la zona i és al farciment del Baluard la possibilitat òptima per donar espai a les necessitats del museu sense saturar el paisatge urbà amb nous volums.
El conjunt arqueològic conservat sota el sòl de la planta -2 del museu comprèn elements de diversos períodes històrics; les construccions més antigues, amb una cronologia que ronda el segle VI aC, pertanyen a habitatges de la ciutat feníciopúnica. Aquestes estructures, amb el pas dels segles, van experimentar diverses reformes i readaptacions; les més evidents corresponen a l'època púnica (segles IV-II aC) i, posteriorment, també s'han documentat nivells d'ús i estructures de cronologia altoimperial romana (segle IdC). Finalment, cobrint tot el sector van ser localitzats estrats d'abandonament i arrassament d'època tardoantiga i del Baix Imperi (segles V-VI dC), temps durant el qual es detecta un abandonament de la ciutat. L'última de les fases arqueològiques documentades la formen nivells d'enterraments d'època islàmica, la cronologia dels quals se situa en els segles X-XII.