Il Museo, ospitato nella prestigiosa sede di Palazzo Loffredo, presenta al pubblico i risultati delle importanti ricerche condotte nella Basilicata centrosettentrionale e, al tempo stesso, costituisce la vetrina della complessa realtà archeologica di una regione che è stata luogo privilegiato dell’incontro tra genti di stirpe e di cultura diversa. Il Museo è articolato su due piani secondo un criterio cronologico e territoriale che offre al visitatore il quadro archeologico dell’intera regione, dalla fase precedente alla colonizzazione greca sino alla conquista romana, con un approfondimento sul territorio di Potenza. Particolare attenzione è riservata ai ritrovamenti di Vaglio, da cui provengono ricchi corredi funerari, databili tra la fine del VI e la metà del V secolo a.C. Le testimonianze più significative riguardanti l'occupazione della Basilicata interna nel corso del IV secolo a.C. da parte dei Lucani sono state restituite dal santuario di Rossano di Vaglio: lamine sbalzate, frammenti di statue in bronzo, gioielli in oro e argento, statuette in marmo e in terracotta costituiscono gli ex-voto più preziosi, esposti nel Museo con un allestimento particolarmente suggestivo.
Il Museo, ubicato all'interno del castello federiciano di Melfi, presenta l'importante documentazione archeologica rinvenuta nel comprensorio del Vulture-Melfese. All'età arcaica risalgono i corredi funerari che hanno restituito raffinate ceramiche daunie a decorazione geometrica, armature in bronzo, preziosi ornamenti in argento, oro e ambra nonché vasi in bronzo di produzione sia greca che etrusca.
La sezione classica è incentrata su straordinari reperti di IV-III secolo a.C. tra cui ceramiche magno-greche a figure rosse e monumentali vasi a decorazione policroma con figure applicate, di produzione canosina, rinvenuti a Lavello (l'antica Forentum). La fase romana è documentata da un eccezionale sarcofago in marmo del II secolo d.C. con decorazione a rilievo, riferibile a botteghe dell'Asia Minore che presenta sul coperchio la defunta "dormiente" e sulle lastre laterali dei ed eroi romani inquadrati in nicchie.