Le premier antiquarium du Palatin a été mis en place dans la seconde moitié du XIXe siècle dans un bâtiment voisin du Domus Tiberiana. Il a gardé du matériel provenant de fouilles commandées par Napoléon III. Lorsque le bâtiment a été démoli en 1882, le matériau a été transféré dans le complexe des Thermes de Dioclétien.

Dans les années trente, Alfonso Bartoli, qui avait mené à bien des fouilles dans le Domus Augustana, installa l'actuel Antiquarium sur le Palatin, réadaptant le couvent préexistant des Moniales de la Visitation.

Les matériaux des Thermes de Dioclétien et des récentes fouilles sur le Palatin ont été déplacés vers ce nouvel emplacement. Lors du déclenchement de la Seconde Guerre mondiale, une grande partie des résultats ont été transférés dans les entrepôts de la Surintendance des finances de la Piazza delle Finanze pour des raisons de sécurité.

À la fin de la guerre, il fut décidé de laisser les matériaux à haute valeur artistique dans le Musée national romain et de transférer ceux qui étaient plus étroitement liés au lieu et à ses monuments de l'Antiquarium du Palatinat .

Actuellement, l'Antiquarium expose des matériaux de l'époque protohistorique provenant du village de huttes de Germalo, reproduits sur un modèle en plastique. des laboratoires de pierres trouvés près des temples de Magna Mater, Victory et Apollo; matériel sculptural (statues, chapiteaux et fragments de décorations architectoniques) provenant des palais impériaux; partie de la décoration picturale du Domus Transitoria de Néron.

Un graffito blasphématoire du Pedagogio représentant un crucifix à tête d’âne est célèbre. Enfin, les fresques de l'Aula Isiaca sont exposées dans une salle adjacente du Domus Augustana qui conserve également une partie des décorations du XVIe siècle de la Loggetta Mattei.