A mikónosi régészeti múzeumot 1902-ben építették. A múzeumot elsősorban azért hozták létre, hogy megőrizzék az i. e. 426-425-ből származó tisztítógödörből előkerült maradványokat. Ezt a gödröt 1898-ban a neves tudós, D. Stavropoulos tárta fel a festői Rheneia szigetén. A múzeum elegáns építészeti elemeit a neves építész, Alexandros Lykakis tervezte. A múzeumnak otthont adó épület megépítésének ötlete az Oktatási Minisztérium és az Athéni Régészeti Társaság együttműködésével született. A hellenisztikus korszakhoz tartozó vázák gyűjteménye is figyelemre méltó a jelenlétével. A múzeum egyik fő látványossága a Trója elfoglalásának jeleneteit ügyesen ábrázoló, meglehetősen művészien kivitelezett pithosz. Ezt a figyelemre méltó pithoszt 1961-ben tárták fel, amikor az ásók egy kutat ástak Mykonoson.
A pithosz művészi módon ábrázolja a trójai sereg elestét a fából faragott lóról. A pithosz testét olyan panelek zárják körül, amelyek az ártatlan nők és gyermekek ellen támadásba induló katonákat ábrázolják. A tudósok szerint a pithosz a Kr. e. 7. századból származik. Ott van még a masszív archaikus amfora, amely bonyolultan megtervezett díszítéssel feltűnő. Különös jelentőséggel bír egy szobor, amelynek nyakán egy szfinx, testén pedig egy lófej látható.
Szintén feltűnő a Glykon síremlék sztéléje, amelyet véletlenül a tengerben fedeztek fel. Az áldozat a sziklákon ülve látható, megrázó és elgondolkodtató hangulatban, üresen bámulva a hajó orrának irányába. A talapzaton egy felirat található ezekkel a szavakkal: Glykon, Protogenis fia, erényes, Isten veled. Ez a sírkő a múzeum felbecsülhetetlen értékű gyűjteményének egyik darabja.
Glykon sírstelen kívül itt található még Tertia Horaria sírstelenje is. Az elhunyt nő ülve látható, amint búcsúzó kezét nyújtja férjének, aki közvetlenül előtte helyezkedik el. Egy rabszolgagyermek képe is látható, aki elhunyt asszonyának ékszertartályát tartja. Ez a sírkő a Rheneiában található híres hellenisztikus temetőben egy márványszarkofág tetején helyezkedett el, amelyen a Tertia Horaria felirat olvasható. Úgy vélik, hogy a Kr. e. 2. századból származik.
A rheneiai Héraklész szobra is itt található. Ezt a felbecsülhetetlen értékű szobrot 1899-ben találták meg Héraklész biztonságos mennyországában. A bátor férfi meztelenül van ábrázolva, bal kezében egy bunkósbotot és egy oroszlánbőrt tart. Ez a kiváló szobor a legfinomabb párizsi márványból készült, és úgy vélik, hogy a 2. századból származik. Az alsó részén női nemi szerveket is tartalmazó, bonyolult díszítéssel ellátott kükládi serpenyőt egy mikónosi sírból tárták fel, és úgy vélik, hogy a korai küklád korszakból származik.
A múzeum egyik legismertebb lelete az archaikus Hydria, amelyet bonyolult virágminták és lovak képei díszítenek. Ez csak egy a sok váza közül, amelyeket a tisztítógödörből tártak fel. Érdemes megnézni a csodálatos vörös alakú hidriát is, amely egy repülő Nike termetével tűnik ki. A bal oldal felé egy szarvas látható.
Az ókori görög civilizációban ismert volt az agyag használata a művészi alakok megformálására. A mikónosi régészeti múzeumban látható egy gyönyörű nő csodálatos agyagfigurája, akit a hagyományos chiton és himáció viselőjeként ábrázolnak. Ezt a ritka agyagfigurát Rheneiában fedezték fel, és a 2. századból származik. Szintén feltűnő a hagyományos ruhát viselő halott férfi szobra. A szép nőt ábrázoló agyagfigurához hasonlóan ezt a halott férfiszobrot is a hellenisztikus Rheneia helységből tárták fel.