Il Museo è allestito nell’imponente architettura neoclassica del Settecentesco Ospedale degli Infermi (1771/1784). Realizzato da Antonio Foschini e Gaetano Genta, costituisce uno degli edifici più significativi e monumentali del centro storico di Comacchio. Il museo presenta testimonianze archeologiche del territorio, dall'età protostorica sino al medioevo. Attraverso l’esposizione di quasi duemila reperti e grazie a ricostruzioni e apparati di guida, viene narrata la storia del popolamento umano in corrispondenza dell'area deltizia padana. Il Po, i numerosi canali navigabili e le vie di terra hanno rappresentato nei secoli importanti vettori commerciali e culturali di comunicazione tra le civiltà del mondo Mediterraneo e l’Europa continentale.
Il museo è suddiviso in sezioni tematiche e cronologiche.
La sezione dedicata al Delta antico – territorio e ambiente - tratta dei cambiamenti dell’ambiente naturale nel corso dei millenni, dalla formazione della pianura padana sino ai giorni nostri. Cambiamenti avvenuti attraverso cicli alterni di glaciazioni e di invasioni marine, con la creazione di paesaggi diversissimi quali tundre, foreste, lagune.
La sezione Prima di Spina, dedicata all’età del Bronzo finale e Primo ferro, espone i rinvenimenti archeologici più antichi della zona. Essi sono relativi a insediamenti umani coevi a quello di Frattesina di Fratta Polesine (Rovigo), centro ben conosciuto per i commerci tra il Mediterraneo e l’Europa continentale nell'epoca antecedente all'affacciarsi di Adria e Spina sull'Adriatico.
La sezione “Spina, crocevia del mondo antico” è relativa all’Età arcaica e classica ed è incentrata sulla storia della città etrusca di Spina, porto e avamposto etrusco per il commercio da e per l’Oriente mediterraneo. Di questa città sono descritti i rapporti con Atene e la civiltà greca e con le popolazioni etrusche, venete, celtiche, la vita quotidiana degli abitanti e la struttura urbana di città lagunare “leggera”.
La sezione “Un territorio senza città” presenta l’area deltizia in età romana, quando essa era compresa nell’orbita di Ravenna, che dall'età augustea era città importante e sede della flotta Imperiale adriatica. Il delta si presenta come una terra di colture agricole estensive, produzione “industriale” di laterizi e di sale, allevamento del pesce e viticoltura. Mantiene il ruolo di centro di riferimento per il collegamento via acqua e terra tra Roma e il nord, l'Adriatico e le regioni balcaniche. Il delta è stato teatro dell’eccezionale ritrovamento, nel 1981 a Comacchio (Valle Ponti), di una nave romana con l’intero suo carico, testimonianza dell’epoca di Augusto e del mondo globalizzato di Roma.
La sezione “Comacchio, un emporio sulla sabbia” racconta soprattutto l'epoca alto medievale che ha visto, a fronte della decadenza di molte città romane, la nascita di nuovi insediamenti come Venezia e Comacchio, protetti da fiumi e lagune lungo la costa nord adriatica, in una terra contesa tra Goti, Bizantini e Longobardi. Comacchio nasce dunque come emporio commerciale in tempi in cui le vie mediterranee e quelle lungo il fiume Po, sono ancora attive, efficienti e floride.