El Museo Arqueológico Provincial de Sevilla fue constituido como consecuencia del Decreto de 1867 sobre Museos Arqueológicos, entonces llamados Museos de Antigüedades. En la gestación del museo fueron decisivas las intervenciones de la Junta de Museos de Sevilla, creada en 1835 para hacerse cargo de los objetos de arte de los conventos suprimidos, y de la Comisión Provincial de Monumentos, creada en su lugar en 1844. La colección fundacional estaba integrada por los hallazgos encontrados en las excavaciones de Itálica, reunidos hacia 1780 por D. Francisco de Bruna en la galería de acceso a los Reales Alcázares.
Su primera sede fue el mismo Alcázar, pero a partir de 1875 la colección se trasladó al antiguo Convento de la Merced, donde también se albergaba el Museo de Pinturas. La instalación se realiza bajo la dirección del arquitecto don Demetrio de los Ríos, que acondiciona tres de las galerías bajas del mencionado convento. El 21 de noviembre de 1879 se formula la declaración oficial del Museo de Antigüedades de Sevilla, siendo nombrado director don Manuel de Campos y Munilla.
Una vez concluidas las obras, en 1880 se inaugura el museo, con las series arquitectónica, escultórica, epigráfica y de cerámica, logrando un inmediato éxito de público; superando en número de visitas, casi 12.000, a muchos museos nacionales.
Sin embargo, la falta de espacio en esta sede era cada vez más preocupante, no siendo posible realizar una exposición adecuada de las colecciones, a pesar de la concesión de dos nuevas salas en 1904. Este grave problema se resolvió cuando el Ayuntamiento de Sevilla cedió al Ministerio de Educación Nacional, por acuerdo de 31 de diciembre de 1941, el Pabellón de Bellas Artes de la Exposición Iberoamericana de 1929, construido por Aníbal González en el Parque de María Luisa, como nueva sede del Museo Arqueológico Provincial.
El Ayuntamiento también cedió al Museo Arqueológico Provincial, en calidad de depósito, los fondos del Museo Arqueológico Municipal, creado en 1886 a iniciativa de D. José Gestoso e inaugurado el 28 de marzo de 1895 por la Infanta Dª. María Luisa Fernanda de Borbón. Estos fondos se hallaban conservados en la Torre de D. Fadrique.
Una vez realizadas y verificadas las obras de adecuación en el edificio, se trasladaron allí las diferentes colecciones, inaugurándose la nueva instalación museográfica el 25 de mayo de 1946, con ocho salas, Biblioteca y Dirección. El 1 de marzo de 1962, el edificio y las colecciones del museo fueron declarados Monumento Histórico Artístico