El primer antiquarium en el Palatino se creó en la segunda mitad del siglo XIX en un edificio al lado del Domus Tiberiana. Mantuvo el material procedente de las excavaciones encargadas por Napoleón III. Cuando el edificio fue demolido en 1882, el material fue trasladado al complejo de las termas de Diocleciano.

Durante los años treinta, Alfonso Bartoli, quien había realizado exitosas excavaciones en la Domus Augustana, estableció el actual Antiquarium en el Palatino, readaptando el convento preexistente de las Monjas de la Visitación.

Los materiales de las termas de Diocleciano y de las recientes excavaciones en el Palatino se trasladaron a esta nueva ubicación. Al estallar la Segunda Guerra Mundial, una gran cantidad de los hallazgos se trasladaron a los almacenes de la Superintendencia de Finanzas en Piazza delle Finanze por razones de seguridad.

Al final de la guerra, se decidió dejar los materiales con un alto valor artístico en el Museo Nacional Romano y trasladar los más estrechamente vinculados al lugar y sus monumentos al Antiquarium en el Palatino. .

Actualmente el Antiquarium exhibe materiales de la Edad Protohistórica, provenientes de la aldea de las chozas en Germalo, reproducidos a través de un modelo de plástico; los laboratorios de piedras encontraron cerca de los templos de Magna Mater, Victoria y Apolo; material escultórico (estatuas, capiteles y fragmentos de decoraciones arquitectónicas) procedentes de los palacios imperiales; parte de la decoración pictórica de Domus Transitoria de Nerón.

Un graffito blasfemo procedente del Pedagogio que representa un crucifijo con cabeza de burro es famoso. Por último, los frescos del Aula Isiaca se exhiben en una sala adyacente de la Domus Augustana, que conserva también parte de las decoraciones del siglo XVI de la Loggetta Mattei.