Fondato negli anni '50 con l'avvio degli scavi archeologici, è andato via via ampliandosi con il progredire delle ricerche e con il graduale recupero degli edifici di età medievale e moderna. Oggi il Museo risulta costituito da cinque padiglioni: la sezione di archeologia preistorica, la sezione delle isole minori, la sezione di archeologia classica, il padiglione epigrafico, la sezione di vulcanologia e la sezione di biogeografia.

La Sezione di Archeologia preistorica (1) e quella delle isole minori (3), a Ovest della cattedrale di San Bartolomeo, documentano l'evoluzione delle culture succedutesi nelle isole Eolie dall'età neolitica alla tarda età del bronzo.

La Sezione di Archeologia classica (4), a Nord della cattedrale, ricostruisce il quadro storico culturale della città greca e romana, soprattutto attraverso la ricca documentazione proveniente dai corredi funerari della necropoli di contrada Diana.

Il Padiglione epigrafico (2), dietro la sezione di archeologia preistorica, conserva i numerosi cippi e stelai funerari iscritti di età greca e romana rinvenuti nella necropoli.

La Sezione di Vulcanologia (5) è allestita all'interno di un edificio del XVI secolo. Questa sezione illustra i caratteri geomorfologici delle Isole Eolie, interamente di formazione vulcanica attraverso la visione di plastici, carte e fotografie e l'esposizione di campioni delle rocce vulcaniche locali. La sezione si divide su tre piani: settore uomo-ambiente, vulcanologia generale, vulcanologia delle isole Eolie.

È in allestimento la Sezione dedicata alla Paleontologia del Quaternario (6), alla Biogeografia insulare generale ed alla Biogeografia Eoliana.

Le sale del Museo Archeologico Eoliano sono fornite di apposite didascalie che guidano il percorso di visita: le didascalie rosse riportano le notizie essenziali sui materiali esposti, quelle nere forniscono descrizioni più ampie e dettagliate.

La Sezione di Archeologia preistorica ha sede nell'antico palazzo vescovile del XVIII secolo.

All'interno si ripercorrono le tappe della storia degli insediamenti umani a partire dal Neolitico medio (fine V millennio) quando genti provenienti dalla Sicilia si insediarono a Lipari per sfruttare la colata lavica di ossidiana presente sull'isola ed esportarla in tutta l'area del Mediterraneo occidentale.

Attraverso l'età neolitica, quando in seguito all'avvento dei metalli si assiste ad un periodo di crisi economica a causa della diminuzione di richiesta dell'ossidiana, si giunge all'età del Bronzo, all'inizio del II millennio, allorchè l'arrivo di nuove genti determina lo sviluppo delle Eolie. Esse si trovavano, infatti, al centro delle rotte che conducevano ai giacimenti di metallo situati in Italia e nell'Europa nord-occidentale ed avevano intensi rapporti commerciali e culturali con l'Egeo, come attestano le ceramiche micenee rinvenute nei villaggi dell'arcipelago relativi alle culture di Capo Graziano e del Milazzese.

La tarda età del Bronzo è invece documentata dalle testimonianze di genti provenienti dalla penisola italiana (gli Ausoni) che, attraverso le due fasi culturali dell'Ausonio I e II, abitano il Castello di Lipari fino alla fine del X sec.a.C. A questo periodo appartiene un ripostiglio di bronzi, dal peso di kg 75, che comprende frammenti di armi e grumi di bronzo.

La sezione di archeologia preistorica introduce, infine, alla storia di Lipari in età greca e romana a partire dalla fondazione della colonia nel 580 a.C., con alcuni dei reperti raccolti dagli scavi sull'acropoli del Castello e nell'area della città bassa.

Di fronte, nel Padiglione di Archeologia preistorica delle isole minori, sono conservati i reperti provenienti dagli scavi eseguiti nelle altre isole dell'arcipelago tra cui quelli degli importanti villaggi dell'età del Bronzo di Filicudi, Panarea e Salina, attualmente visitabili.

La Sezione di Archeologia classica ha sede in un edificio costruito negli anni '20, quando sul Castello era insediato il campo di confino fascista. In essa è esposta, in prevalenza, la documentazione archeologica relativa all'età greca e romana proveniente dalla necropoli di contrada Diana, che si estendeva nella piana omonima ai piedi del Castello, fuori dalle mura di cinta (oggi l'area è destinata a Parco Archeologico). Gli scavi archeologici hanno restituito i corredi di circa 3000 tombe, in gran parte sarcofagi in pietra, in terracotta, e tombe del tipo "a cappuccina" di cui alcune segnate da un cippo o stele con iscrizione commemorativa. I corredi funerari di età greca datati tra il 580 a.C., quando Lipari viene fondata da coloni greci di Rodi e Cnido, e il 252 a.C., anno che segna la distruzione romana di Lipari durante la prima guerra punica, rappresentano le produzioni artigianali che si svilupparono nel mondo greco e nelle colonie italiote e siceliote. Sono esposti crateri a figure rosse di pregiata fattura e in ottimo stato di conservazione e suppellettili varie che componevano i corredi.

Importante è la collezione di maschere e statuette teatrali espressione di un ricco artigianato locale fiorito a Lipari nel IV-III sec.a.C. Si possono ammirare le maschere della tragedia e della commedia greca antica, statuette della commedia di mezzo e maschere della commedia nuova. Nella prima metà del III sec.a.C. fiorisce un artigianato locale ad opera di una bottega di ceramisti, il cui maestro è il Pittore di Lipari che decorava i vasi con una ricca policromia.

Per quanto riguarda l'età romana sono conservati i corredi funerari databili dal II sec.a.C. in poi, che denotano il diffondersi di una produzione vascolare di serie, e manufatti che testimoniano l'esistenza di un'officina per la produzione di anfore da trasporto. Non mancano i documenti materiali di età bizantina, medievale e rinascimentale, in particolare quelli provenienti dagli scavi del chiostro normanno della cattedrale.

Pertinente ai corredi funerari di età greca e romana è la collezione di monili, gioielli in oro e pietre preziose tra cui spiccano anelli a semplice fascia o con castone, orecchini lavorati a sbalzo e a filigrana, sovente con perline in pasta vitrea, e corone funebri a foglie d'oro.

Alcune vetrine sono dedicate all'esposizione dei rinvenimenti monetali: dalle prime emissioni greche in bronzo di IV sec.a.C. con Efesto seduto al diritto e delfino guizzante sul rovescio, ai ripostigli monetali di età ellenistica con Ares/Apollo e tridente, alle isolate emissioni di età romana.

Di particolare interesse sono le ricostruzioni di settori delle necropoli preistoriche di Lipari e Milazzo e di età classica.

Infine una sala è dedicata all'Archeologia sottomarina. Il materiale archeologico fino ad ora recuperato, frutto sia degli scavi condotti a partire dagli anni '60, sia di recuperi occasionali, proviene da circa venti relitti di navi. Queste, sorprese durante la navigazione da venti improvvisi, affondate contro le scogliere o sulle secche in punti delle isole particolarmente pericolosi, come la secca di Capistello e quella del Bagno a Lipari, la secca di Capo Graziano a Filicudi, gli scogli appena affioranti delle Formiche a Panarea. Altri reperti provengono inoltre dalle aree di discariche portuali, ovvero da punti di approdo, in gran parte ormai scomparsi, come la baia di Pignataro di Fuori a Lipari di fronte al Monte Rosa, dove le navi in sosta usavano scaricare anfore o vasi fratturati. Al centro della sala, in una suggestiva composizione a piramide che ricorda la stiva della nave, sono ordinate le anfore di uno dei relitti più ricchi rinvenuti sui fondali delle isole (Filicudi). Nella sala, i reperti, tra cui anfore, ancore e vasellame vario, sono esposti in ordine cronologico, dall'età preistorica all'età moderna.

IL CASTELLO

A Lipari, la rocca nota come il Castello, è un imponente cupola di lava vulcanica che si protende nel mare innalzandosi fino ad un'altezza di circa cinquanta metri.  Sorge al centro di un'ampia baia sulla costa orientale di Lipari, tra le due insenature di Marina Lunga a Nord, delimitata dal Monte Rosa, e Marina Corta a Sud, ancora oggi i migliori approdi dell'isola.
La rocca è circondata tutto intorno da alte balze verticali, inaccessibili, e presenta alla sommità una superficie abbastanza pianeggiante. Grazie alla sua conformazione, essa ha da sempre costituito una vera e propria fortezza naturale, offrendo fin dall'antichità una sede sicura agli abitanti che vi si stabilivano quando vi era necessità di difendersi dal pericolo di incursioni nemiche; nei periodi di tranquillità, l'abitato si è esteso anche nella piana sottostante, ovvero nell'area della città attuale. Così, con alterne vicende, il Castello di Lipari è stato abitato a partire dall'età neolitica (circa 6000 anni fa) fino al nostro secolo.

Le testimonianze degli insediamenti di ogni età si sono sovrapposte man mano a quelle dei periodi precedenti creando un notevole innalzamento del terreno. Gli scavi archeologici, condotti da Luigi Bernabò Brea e da Madeleine Cavalier a partire dagli anni '50, hanno infatti portato alla luce una successione di strati alta più di 10 metri dovuta alla sovrapposizione dei resti degli abitati che si sono succeduti, resti ben conservati anche grazie all'accumulo delle polveri emesse dai vulcani vicini e trasportate dal vento. All'interno del Parco Archeologico sono visibili i resti delle capanne dell'età del Bronzo, su quattro livelli sovrapposti, e quelli delle strutture di età greca e romana (il bothros di Eolo datato all'età della fondazione greca di Lipari nel 580 a.C. e i resti dell'impianto urbano del II sec.a.C.).

Oggi il Castello rappresenta il centro della vita culturale delle Isole Eolie, animato dalla presenza giornaliera di molti visitatori che possono ripercorrere le tappe della storia delle isole attraverso la visione degli scavi archeologici, dei padiglioni del Museo Archeologico, delle chiese principali (XVI-XVIII secolo), tra cui la cattedrale dedicata a San Bartolomeo con l'annesso chiostro di fondazione normanna (XII secolo), e delle mura di fortificazione.
Le mura che oggi cingono il Castello furono fatte costruire da Carlo V verso il 1560, dopo la distruzione della città operata dal pirata tunisino Kairedin Barbarossa nel 1544. Sul lato Nord, proprio dove si trova l'accesso alla rocca, le mura hanno inglobato una torre di età normanna. In questa, a sua volta, si trova inserita una torre di età greca (IV secolo a.C.), coeva all'ampia cinta muraria costruita in blocchi squadrati di pietra locale, oggi visibile all'interno del parco archeologico della Contrada Diana, nell'area sottostante il Castello.