Det arkæologiske museum på Mykonos blev opført i 1902. Museet blev først og fremmest oprettet for at bevare de spor, der blev fundet i rensningsgruben, som stammer fra 426-425 f.Kr. Denne grube blev udgravet i 1898 af den berømte forsker D. Stavropoulos på den maleriske ø Rheneia. Museets elegante arkitektur er designet af den berømte arkitekt Alexandros Lykakis. Idéen til opførelsen af den bygning, der huser museet, blev født af undervisningsministeriet i samarbejde med Athens arkæologiske selskab. Samlingen af vaser fra den hellenistiske periode er også bemærkelsesværdig ved deres tilstedeværelse. En af museets hovedattraktioner er den ret kunstfærdigt opstillede pithos, der på dygtig vis skildrer scener fra indtagelsen af Troja. Denne bemærkelsesværdige pithos blev fundet i 1961, da gravemaskiner gravede en brønd på Mykonos.
Pithoserne skildrer på kunstnerisk vis den trojanske hærs fald fra den typiske træhest. Pithosens krop er omsluttet af paneler, der viser soldater, der går til angreb på uskyldige kvinder og børn. Forskere mener, at pithos er dateret tilbage til det 7. århundrede f.Kr. Der er også den massive arkaiske amfora, der er iøjnefaldende med indviklet udformet udsmykning. Af særlig betydning er en statue med en sfinx på halsen og et hestehoved på kroppen.
Også Glykon-stelen fra graven er iøjnefaldende ved sin tilstedeværelse, som tilfældigvis blev fundet i havet. Offeret ses siddende på klipperne, i en gribende og eftertænksom stemning, der stirrer tomt i retning af skibets stævn. På soklen er der en inskription med disse ord Glykon, Protogenis' søn, dydig, farvel til dig. Denne gravstele er en af museets uvurderlige samlinger.
Ud over Glykon's gravstele findes der også Tertia Horaria's gravstele. Den afdøde kvinde ses siddende og rækker sin afskedshånd ud til sin mand, som er placeret lige foran. Der er også et billede af et slavebarn med sin afdøde kvindes smykkeskrin. Denne gravstele blev placeret oven på en marmorsarkofag med indskriften Tertia Horaria på den berømte hellenistiske kirkegård i Rheneia. Den menes at tilhøre det 2. århundrede f.Kr.
Der findes også en statue af Herakles fra Rheneia. Denne uvurderlige statue blev fundet i 1899 inde i Herakles' sikre himmel. Den modige mand er afbildet nøgen og holder en kølle og et løveskind i sin venstre hånd. Denne udsøgte statue er lavet af den fineste variant af parisk marmor og menes at tilhøre det 2. århundrede. Den typiske kykladiske stegepande med sin indviklede udsmykning, som omfatter kvindelige kønsdele på den nederste del, blev udgravet fra en grav på Mykonos og menes at tilhøre den tidlige kykladiske æra.
Et af museets mest kendte artefakter er den arkæiske hydria, som er udsmykket med et indviklet blomstermønster og billeder af heste. Det er blot en af de mange vaser, der blev udgravet fra rensningsgraven. Den vidunderlige hydria med rødfigurer er også et kig værd, og den er iøjnefaldende med sin statur som en flyvende Nike. Man ser et rådyr, der drøner hen mod venstre side.
Den gamle græske civilisation var kendt for at bruge ler til at give form til kunstneriske figurer. På Mykonos' arkæologiske museum kan man se en fantastisk lerfigur af en smuk kvinde, som er afbildet iført den traditionelle chiton og himation. Denne sjældne lerfigur blev fundet i Rheneia og stammer fra det 2. århundrede. Iøjnefaldende er også en statue af en død mand, der bærer den traditionelle dragt. Ligesom lerfiguren af den smukke kvinde blev også denne statue af den døde mand udgravet fra lokaliteten i det hellenistiske Rheneia.