Muzeum o charakterze archeologiczno-historycznym zostało utworzone 20 maja 1966 roku z inicjatywy Zespołu Badań nad Polskim Średniowieczem. Nadrzędnym celem, jaki przyświecał Zespołowi przy zakładaniu nowej placówki było gromadzenie, udostępnienie i popularyzacja zabytków ruchomych pozyskanych w trakcie badań archeologicznych z lat 1949–1964. Istotnym elementem było zabezpieczenie i udostępnienie reliktów architektonicznych – kościoła św. Mikołaja wraz z misą chrzcielną (badania archeologiczne z 2021 roku odrzuciły koncepcję baptysteryjnej funkcji „misy”) oraz materii zabytkowej odkrytej w podziemiach kolegiaty. 
Początkowo Muzeum znajdowało się w przyziemiu ówczesnego Domu Kultury, które zaadaptowano na cele ekspozycyjne oraz w wybudowanym w 1964 roku pawilonie archeologicznym chroniącym relikty świątyni św. Mikołaja. W 1981 roku powstał pomysł przeniesienia Muzeum do tzw. Kamienicy Bractwa Różańcowego, XVII-wiecznego budynku ulokowanego bezpośrednio przy wiślickim rynku głównym. Otwierało to nowe perspektywy wystawiennicze, możliwość posiadania pracowni, biura czy magazynów muzealnych.
Niestety propozycja przeniesienia Muzeum do nowej siedziby upadła. Ostatnia szansa na rozwój pojawiła się w 1986 roku. Wtedy to podjęto inicjatywę remontu pawilonu archeologicznego. Prace przeprowadzano zimą, co tylko pogłębiło zły stan techniczny budynku. W kilkanaście lat później, w 1999 roku, w związku z reformą szkolnictwa w Polsce wprowadzającą trzyletnie gimnazjum jako nowy typ szkoły oraz z potrzebą utworzenia nowej placówki edukacyjnej podjęto decyzję o likwidacji Muzeum oraz Domu Kultury. Budynek zaadaptowano do nowego celu. Począwszy od 1999 roku Muzeum funkcjonowało jako referat gminy. W 2003 roku wydzierżawiono na rzecz Muzeum pomieszczenie w Domu Długosza, które w latach 2000–2003 podlegało pracom restauratorsko-budowlanym w związku z odsłonięciem gotyckich malowideł naściennych.
W 2010 roku po przekształceniu „muzealnego referatu gminnego” w samorządową instytucję kultury działającą w oparciu o nowoczesny statut, placówka posiadła wszelkie podstawy prawne do „ponownego” rozpoczęcia funkcjonowania. Od początku 2017 roku funkcjonuje jako oddział Muzeum Narodowego w Kielcach.
Dzięki modernizacji Muzeum Archeologicznego w Wiślicy, przeprowadzonej w latach 2018–2022, zabytki wiślickie można zwiedzać, korzystając z trasy podziemnej. Powstała też nowa wystawa, na którą składają się do tej pory nieeksponowane obiekty oraz interaktywne widowisko prezentujące relikty najstarszej romańskiej architektury na tle najdawniejszych dziejów Wiślicy.