Mimar Aris Konstantinidis tarafından tasarlanan müze binası, şehirdeki modern mimari şaheserlerden biridir. Geometrik yapısı, tavan pencereleri ve camları olan farklı yükseklikteki çatıları, avluları, iç ve dış sundurmaları, ayrı tavan camları olan pencereleri, metal panjurlu ahşap çerçeveleri, ahşap kalıpların görünür izlerini taşıyan tavanları ve çam ağaçlarıyla bahçeyi çevreleyen alçak bir duvar çiti bu eserin kendine özgü tasarımına katkıda bulunan unsurlardandır. Müze 1976 yılında açılmıştır.

Neolitik dönemden Bizans dönemine kadar uzanan sergiler, yerel kazı grupları birbirinden ayrılmadan kronolojik sırayla sunulmaktadır. Amaç, en önemli arkeolojik alanlardan seçilmiş, temsili buluntuları sergilemek ve ziyaretçilere Ege Trakyası'nın tarih öncesi ve tarihi hakkında kapsamlı bir genel bakış sunmaktır. Tüm sergiler, Kuzey Ege'deki Yunan varlığının önemini ve antik dönemde bu uzak kuzey bölgesinde Yunan sanatı ve kültürünün yaratıcı evrimini vurgulamaktadır. Müzenin ana sergisinde tarih öncesi dönemlere (Neolitik ve Demir Çağı), Yunan kolonilerine, kutsal alanlara, Roma yerleşimlerine ve mezarlıklara ait eserler sergilenmektedir. Sergilenen eserler arasında öne çıkanlar şunlardır a) Bir mezar taşı (M.Ö. 450-400), ölen kişi kısa bir tunik ve klamys (pelerin) ile yaşayanların dünyasına veda ederken ayakta  tasvir edilmiştir; b) kırmızı figürlü bir pelike (M.Ö. 440), bir tarafında Apollon temalı ve diğer tarafında Dionysos temalı temsiller; c) 1992'den beri Gümülcine'nin amblemi olan, sağ elinde mızrak, solunda kıvrılmış bir yılanın sardığı bir ağaç ve bir sunağın altında bir yaban domuzu ve bir köpekle tasvir edilmiş Trak atlısının adak kabartması, MÖ 1. yüzyıl; d) Abdera'dan tasvirler içeren bir lahit (MÖ 500); e) ana yüzünde ölü adamın, arka yüzünde ise av köpeği ile kölenin tasvir edildiği iki yüzeyli bir mezar taşı (MÖ 500) (Atina Arkeoloji Müzesi 40 -Gümülcine). Mezar taşının üst kısmı Atina Ulusal Arkeoloji Müzesi'nde sergilenirken, Gümülcine'deki ise bir replikadır. Müzenin en dikkat çekici eserlerinden biri, Roma ordusunun imaginiferi (imparator heykeli taşıyıcısı) tarafından getirilen Septimius Severus'un (MS 193-211) altın büstüdür.

Müze ayrıca ilkokul ve ortaokul öğrencilerine yönelik eğitim materyalleri ve özel olarak tasarlanmış broşürler eşliğinde eğitim programları sunmaktadır.