El Museo de Sitio de Toniná cobija gran cantidad de piezas arqueológicas que ofrecen una visión cercana de cómo solía ser la vida política y social de los pobladores, así como sus actividades cotidianas. Su propósito es difundir la cultura maya según sus mitos de origen, reunidos en el libro sagrado del Popol Vuh, con la intención de dejar constancia de la concepción histórica y mitológica expresada en los restos materiales de los mayas asentados aquí. Fue inaugurado en julio de 2000 por el entonces presidente Ernesto Zedillo Ponce de León.

Los trabajos en la zona arqueológica de Toniná se iniciaron en 1972 y estuvieron a cargo de una compañía francesa conformada por arqueólogos, biólogos, botánicos y disciplinas afines, que se dedicó mayormente a hacer calas en varios puntos de lo que actualmente es la estructura de la Pirámide de Toniná. En 1982, el arqueólogo del INAH Juan Yadeun Angulo tuvo como tarea comenzar los trabajos de excavación, y tras varios años de ardua labor se logró rescatar muchas piezas de gran valor. En 1985 se construyeron dos bodegas, una donde actualmente se localiza la entrada de la zona arqueológica, a escasos 80 metros del Juego de Pelota, y otra que se destinó al museo de sitio.

Pronto el espacio del museo resultó insuficiente para recibir el número de piezas que seguían apareciendo como resultado de las excavaciones, y en 1998 se hizo evidente la necesidad de un nuevo inmueble. El diseño y construcción estuvo bajo la responsabilidad del arquitecto José Carlos Lozano, de Zacatecas, con apoyo del arqueólogo Yadeun Angulo, y el resultado fue la integración de la mayoría de los elementos de la arquitectura maya al museo. Un ejemplo de ello son las ventanas del edificio, construidas en forma de “T”, la representación simbólica de Ik, el dios del viento. El edificio no sólo alberga la vasta colección de piezas recuperadas a lo largo de más de 30 años de trabajo, también es un centro para la investigación y atiende a la comunidad en general, especialmente con fines educativos.

El museo se encuentra en medio de una explanada rectangular, construida para recordar el mito de la creación del universo como era concebido por los pueblos de la antigüedad mesoamericana. El edificio cuenta con dos salas de exhibición del patrimonio cultural recuperado de la zona arqueológica, un auditorio con cupo aproximado para 100 personas  donde se proyecta un documental sobre Toniná; un área de servicios educativos y dos áreas de oficinas.

El interior de las salas permite al visitante disfrutar de un ambiente único, pues se tiene sensación de haberse transportado al pasado, de estar dentro de una pirámide, al observar su techo escalonado, construido con carrizo (caña brava), madera y bambú; las paredes están decoradas con carrizo y barro en sus aplanados, a lo que se suma la exquisita riqueza cultural de las colecciones originales.

La entrada al museo se localiza en el lado sur, donde hay una estela realizada por el arqueólogo Juan Yadeun Angulo con la cuenta maya 12 baktún, 19 katún, 7 tun, 0 uinal, 0 kin, que corresponde al 13 de julio del año 2000, fecha de inauguración del museo. Las piezas arqueológicas en exhibición son originales, todas recuperadas del sitio. La primera sala ofrece una representación del inframundo, por ello se encuentra en un nivel inferior y es necesario subir 13 escalones para acceder a la sala siguiente, donde es posible admirar ofrendas, esculturas de gobernantes y discos conmemorativos con escritura glífica dedicadas al supramundo, la vida y los gobernantes.