Mikonos Arkeoloji Müzesi 1902 yılında inşa edilmiştir. Müze öncelikle M.Ö. 426-425 yıllarına tarihlenen Arınma Çukuru'ndan çıkarılan kalıntıları korumak amacıyla kurulmuştur. Bu çukur 1898 yılında ünlü bilim adamı D. Stavropoulos tarafından pitoresk Rheneia adacığından çıkarılmıştır. Müzenin zarif mimarisi ünlü mimar Alexandros Lykakis tarafından tasarlanmıştır. Müzeye ev sahipliği yapan binanın inşası fikri, Atina Arkeoloji Derneği ile işbirliği içinde Eğitim Bakanlığı tarafından ortaya atılmıştır. Helenistik döneme ait vazo koleksiyonu da varlığıyla dikkat çekmektedir. Müzenin en önemli cazibe merkezlerinden biri, Troya'nın ele geçirilişinden sahneleri ustalıkla betimleyen, oldukça sanatsal bir şekilde yapılmış küplerdir. Bu olağanüstü pithos 1961 yılında Mikonos'ta bir kuyu kazılırken ortaya çıkarılmıştır.
Küpler, Truva ordusunun Tahta At'tan düşüşünü sanatsal bir şekilde tasvir eder. Pithosun gövdesi, masum kadın ve çocuklara karşı saldırıya geçen askerleri tasvir eden panellerle çevrilidir. Araştırmacılar pithosun MÖ 7. yüzyıla tarihlendiğine inanmaktadır. Ayrıca, karmaşık tasarımlı süslemeleriyle dikkat çeken devasa Arkaik amfora da bulunmaktadır. Boynunda bir sfenks ve gövdesinde bir at başı bulunan heykel özellikle önemlidir.
Glykon'un mezar steli de tesadüfen denizde bulunmuş olmasıyla dikkat çekicidir. Kurban, kayalıkların üzerinde oturmuş, dokunaklı ve düşünceli bir ruh hali içinde geminin pruvasına doğru boş boş bakarken görülmektedir. Kaidenin üzerinde şu sözlerin yer aldığı bir yazıt bulunmaktadır: Protogenis oğlu Glykon, erdemli, iyi yolculuklar. Bu mezar steli müzenin paha biçilmez koleksiyonlarından biridir.
Glykon'un Mezar steli dışında Tertia Horaria'nın Mezar steli de bulunmaktadır. Ölen kadın otururken ve hemen önünde duran kocasına veda elini uzatırken görülmektedir. Ayrıca ölen kadının mücevher kabını taşıyan bir köle çocuk resmi de bulunmaktadır. Bu mezar steli, Rheneia'da bulunan ünlü Helenistik mezarlıkta, üzerinde Tertia Horaria yazılı mermer bir lahdin üzerine yerleştirilmiştir. MÖ 2. yüzyıla ait olduğu düşünülmektedir.
Ayrıca Rheneia'dan Herakles heykeli de bulunmaktadır. Bu paha biçilmez heykel 1899 yılında Herakles'in güvenli cennetinde bulunmuştur. Cesur adam çıplak olarak tasvir edilmiştir ve sol elinde bir sopa ve bir aslan postu tutmaktadır. Bu enfes heykel en iyi Parian mermerinden yapılmıştır ve 2. yüzyıla ait olduğu düşünülmektedir. Alt kısmında kadın cinsel organını da içeren karmaşık süslemeleriyle Kiklad'a özgü bu kızartma tavası Mikonos'taki bir mezardan çıkarılmıştır ve erken Kiklad dönemine ait olduğu düşünülmektedir.
Müzenin en tanınmış eserlerinden biri, karmaşık çiçek desenleri ve at resimleriyle süslenmiş Arkaik Hydria'dır. Bu eser, Arıtma Çukuru'ndan çıkarılan çok sayıdaki vazodan sadece biridir. Muhteşem kırmızı figürlü hydria da görülmeye değerdir ve uçan bir Nike'nin boyuyla dikkat çekmektedir. Sol tarafa doğru koşuşturan bir geyik görülmektedir.
Antik Yunan uygarlığının sanatsal figürlere şekil vermek için kil kullandığı bilinmektedir. Mikonos Arkeoloji Müzesi'nde, geleneksel chiton ve himation giymiş olarak tasvir edilen güzel bir kadının muhteşem bir kil heykelciği sergilenmektedir. Bu nadir kil figürin Rheneia'da keşfedilmiştir ve 2. yüzyıla tarihlenmektedir. Ayrıca geleneksel kıyafetler giymiş ölü bir adam heykeli de dikkat çekicidir. Güzel kadın kil figürini gibi bu ölü adam heykeli de Helenistik Rheneia'dan çıkarılmıştır.
