Το Αρχαιολογικό Μουσείο στεγάζεται σε νεόδμητο κτήριο στο κέντρο της
σύγχρονης πόλης του Πυθαγορείου, όπου βρισκόταν και η αρχαία πόλη της Σάμου. Η
έκθεση του αρχαιολογικού υλικού της περιοχής, ταξινομημένη χρονολογικά και θεματικά,
διαφωτίζει όψεις της ιστορικής και πολιτισμικής εξέλιξης της αρχαίας Σάμου από τη
νεολιθική εποχή (4η χιλιετία π.Χ.) έως και την όψιμη αρχαιότητα (7ος αι. μ.Χ.).
Στις συλλογές του μουσείου περιλαμβάνονται ευρήματα από το νεολιθικό
οικισμό του Κάστρου και από τη γεωμετρική νεκρόπολη της αρχαίας Σάμου, κεραμική
από τον 9ο έως τον 2ο προχριστιανικό αιώνα, καθώς και ένα σημαντικό σύνολο γλυπτών
της αρχαϊκής και ρωμαϊκής περιόδου.
Στα σημαντικότερα εκθέματα του μουσείου συγκαταλέγονται:
Μαρμάρινο καθιστό άγαλμα του Αιάκη, πατέρα του τυράννου της Σάμου Πολυκράτη.
Βρέθηκε στο Πυθαγόρειο και χρονολογείται περί το 540 π.Χ. Σύμφωνα με τη σωζόμενη
επιγραφή, το άγαλμα ήταν αφιέρωμα του Αιάκη προς την Ήρα, από τη δεκάτη των
κερδών που είχε αποκομίσει από την πειρατεία.
Μεγάλη μαρμάρινη μνημειακή σαρκοφάγος στον τύπο ναόσχημου οικοδομήματος.
Δεύτερο μισό 6ου αιώνα π.Χ.
Μικρή πώρινη επιτύμβια στήλη με ανθεμωτή επίστεψη και επιγραφή: ΔΙΑΓΟΡΟ ΤΟ ΓΔΗΛΟ. 530 π.Χ.
Μαρμάρινη επιτύμβια στήλη με ανθεμωτή επίστεψη. Βρέθηκε στη Χώρα. 500/490 π.Χ.
Μαρμάρινο άγαλμα του Ρωμαίου αυτοκράτορα Τραϊανού, υπερφυσικού μεγέθους (ύψος 2.71 μ.)
Μαρμάρινες προτομές των Ρωμαίων αυτοκρατόρων Αυγούστου και Κλαυδίου.
Θησαυρός 300 βυζαντινών νομισμάτων του 7ου αι. μ.Χ. Από τη Μεγάλη Λάκα.