Annesso al teatro, il museo è stato allestito dalla Fondazione Memmo, in un’aula del prestigioso palazzo del seicento appartenuto alla famiglia Romano.
Il museo oltre a contenere reperti provenienti dagli scavi effettuati nella prima metà del secolo scorso che hanno riportato alla luce l'antico monumento, custodisce un'esposizione intitolata "Roma. La scena della vita" realizzata in collaborazione con la Sovrintendenza Archeologica di Roma e la Sovrintendenza Archelogica della Puglia, che illustra il tema della scenografia e della rappresentazione illusionistica nel mondo romano.
Di grande effetto scenico la serie delle nove maschere teatrali provenienti dalla Villa Adriana a Tivoli. Infine, grazie ad un plastico, è possibile vedere la ricostruzione di un'ampia area urbana di Lupiae (l'antica Lecce) in età imperiale romana.