Създаването на музея и по-нататъшното му развитие е тясно свързано с името на двамата братя Херман и Карел Шкорпил, по народност чехи, които след Освобождението на България от турско робство дошли да подпомогнат развитието на образованието и културата в братската славянска страна. Те се установили за постоянно във Варна през 1894 г. С активното съдействие на К. Шкорпил през 1895 г. музейната сбирка била възстановена. 
На 12 декември 1901 г. група общественици и учители създали Варненското археологическо дружество, което десетилетия е основният двигател на интереса и изучаването на миналото на Варна, Варненския район и Североизточна България. Първостепенна задача на дружеството била и създаването на археологически музей.  В резултат на активната събирателска и изследователска дейност идеята била осъществена. На 11 юни 1906 г. в едно от помещенията на Девическата гимназия (сега Археологически музей) била тържествено открита експозицията на музея. За директор бил избран всепризнатият изследовател на миналото на Североизточна България К. Шкорпил, който останал негов ръководител чак до смъртта си през 1944 г.
През 1945 г. Варненският археологически музей е обявен за държавен. Негов директор става М. Мирчев. През 1952 г. музеят е преместен в предоставена за целта училищна сграда на ул. Шейново Nо 5.