Ofrece una muestra de la cultura prehispánica de la región. Fue inaugurado en 1989 en una casona de finales del siglo XIX, primero bajo la dirección del Gobierno del Estado de Sinaloa, y a partir de 1998 a cargo del INAH. Desde entonces, ha sido modificado constantemente para proporcionar mejores explicaciones, un acervo más rico y mayor comodidad a sus visitantes. El museo cuenta con una sala para presentar exposiciones temporales de fotografía, pintura, escultura y exhibición de piezas prestadas de otras colecciones, y con cuatro salas permanentes en que se exhiben alrededor de 300 objetos, entre los que sobresalen las piezas de cerámica donde predominan los colores rojo, negro y crema; los cántaros; las figuras humanas de barro en las que se observan las vestimentas y adornos que usaban los habitantes de la época prehispánica; los malacates y hachas de piedra; las pipas de barro, y las flechas y navajas de obsidiana. Las costumbres funerarias y el juego de pelota conocido como ulama ocupan un lugar especial; sobresalen una urna funeraria con varios esqueletos que simboliza el retorno al útero de la madre tierra, y las vasijas-códice Aztatlán, de finísima elaboración y, probablemente, originarias del territorio del actual Sinaloa, más la representación de un guerrero o sacerdote de cerámica, preparado para un ritual con escudo y cuernos, dado que las astas eran, en el México prehispánico, símbolo de poder. También hay información alusiva a la Conquista Española en el estado.

El historiador y periodista mazatleco José C. Valadés tuvo la iniciativa de dotar la ciudad con un museo histórico y arqueológico, y muestra actual de ello son las excelentes fotografías con que captó monumentos y piezas importantes de la antigüedad sinaloense, como los ulamas, y las piezas que legó a la institución, junto con el importante donativo de la pintora Carmen Parra, integrado por piezas relacionadas con las tumbas de tiro de Nayarit y Jalisco, de la tradición Comala de Colima, la Meseta Tarasca, la llanura costera de Veracruz e incluso de Teotihuacán y Tenochtitlan, así como su área de influencia.

En 1966 se estableció la Zona Arqueológica del Noroeste, a cargo de la cual quedó el arqueólogo Héctor Gálvez C.; el equipo que dirigió y coordinó llegó a estudiar reveladores vestigios arqueológicos sinaloenses en los sitios de Mezcales, Villa Unión, Siqueiros, El Walamo, Chametla y Escuinapa, y en Nayarit los de San Felipe, Tecuala, las Varas y Centispac; parte del fruto de esas excavaciones ha enriquecido el Museo. Entre las valiosas piezas obtenidas del trabajo de Héctor Gálvez C. figura una vasija trípode que parece representar a un personaje con la cara cubierta con la piel de un sacrificado; este rasgo lo comparten dos deidades del México prehispánico: Xipe-Tótec y Tlazoltéotl, ambos relacionados estrechamente con la fertilidad; sin embargo, por el tipo de bezote y de tocado, la vasija se interpreta como la representación de Tlazoltéotl, la diosa de la sexualidad.