Το αρχαιολογικό μουσείο της Σαμοθράκης βρίσκεται στην Παλαιόπολη. Συντηρείται με έξοδα του Ελληνικού κράτους και στεγάζει όσα τοπικά ευρήματα έχουν απομείνει στο νησί. Τα πιο πολλά ευρήματα τα βρήκαν Αμερικάνοι αρχαιολόγοι, ενώ πολλά ευρήματα βρήκαν τυχαία κάτοικοι του νησιού. Πολλά επίσης, ευρήματα, είναι από την προσωπική συλλογή του Νικολάου Φαρδύ, γνωστού πνευματικού ανθρώπου του νησιού.
Το μουσείο χωρίζεται σε τέσσερις αίθουσες. Στην κεντρική αίθουσα βρίσκονται αρχιτεκτονικές αποκαταστάσεις από τα κυριότερα κτίρια του Ιερού των Μεγάλων Θεών, όπως ο θρίγκος της Αυλής του Βωμού του Ιερού και του Θόλου της Αρσίνης Β’ που την κοσμούν ταύροι και μαργαρίτες. Στη δεύτερη αίθουσα υπάρχουν τμήματα ζωοφόρου με χορεύτριες, οι οποίες πιθανολογείται ότι ήταν Μούσες, η προτομή του μάντη Τειρεσία, μια ολόσωμη αλλά ακέφαλη μορφή της Περσεφόνης κ.ά. Μπαίνοντας στην τρίτη αίθουσα υπάρχουν τα μαρμαροστηρίγματα που στήριζαν την Ιερή Οικία. Επίσης, υπάρχει και ένα ακέφαλο άγαλμα της θεάς Νίκης το οποίο ήταν και το πίσω γωνιακό ακρωτήριο του Ιερού. Στην τέταρτη αίθουσα εκτίθενται ευρήματα από τις Νεκρόπολεις κι ένα εκμαγείο της Νίκης της Σαμοθράκης. Επίσης, στην αίθουσα υπάρχει και ένας θησαυρός από νομίσματα, κοσμήματα και διάφορα πολύτιμα μεταλλικά αντικείμενα.
Βγαίνοντας από το μουσείο, ακολουθώντας το λιθόστρωτο δρόμο βρίσκεται η είσοδος του αρχαιολογικού χώρου. Τα ευρήματα χρονολογούνται από τις ανασκαφές του Σαμπουαζιέ το 1863. Είναι κυρίως λατρευτικά και δημόσια κτίρια. Τα σπουδαιότερα αρχαιολογικά λείψανα είναι το Ανάκτορο με την Ιερή Οικία, το Ιερό των Μεγάλων Θεών, το Τέμενος, το Θέατρο, το Θυσιαστήριο, ο Οίκος των Αφιερωμάτων, η Στοά, το Νεκροταφείο, το Προπύλαιο του Πτολεμαίου Β’ κ.ά.
