Nel 1870, quando Firenze era capitale del Regno d'Italia, Vittorio Emanuele II istituì il Museo "Etrusco" accanto a quello "Egizio", nei locali del convento di Sant'Onofrio (detto di Fuligno) in via Faenza. Nel 1881 le collezioni furono trasferite in via della Colonna andando a costituire il R. Museo Archeologico. L'attuale sistemazione presenta buona parte della collezione mediceo-lorenese di antichità etrusche, greche e romane, in precedenza esposta nella Galleria degli Uffizi, e una parte dei reperti che costituivano la sezione topografica etrusca del Museo, danneggiati durante l'alluvione del 1966 e in seguito restaurati. Il Museo Archeologico, che ha sede nel secentesco Palazzo della Crocetta, ospita anche il Museo Egizio, secondo in Italia per importanza solo a quello di Torino.

Tra i reperti di interesse scientifico conservati dal Museo si segnala una piccola collezione di strumenti di misura di varia natura, di epoca egizia, etrusca e romana. Si tratta di bilance e stadere con i relativi pesi, misure di capacità, un modello di cubito e misure per il tempo di epoca egizia.

Di notevole interesse anche il giardino monumentale, impiantato già nel Cinquecento per volere di Cosimo II de' Medici, ma notevolmente rimaneggiato nei secoli successivi. Poco rimane dell'assetto datogli nella prima metà del Settecento dal giardiniere di Boboli Francesco Romoli, che prevedeva una dozzina di aiuole regolari dentro cui disporre piante di agrumi. L'aspetto attuale del giardino si deve, infatti, all'interesse del primo direttore del Museo, Luigi Milani, che, nei primi anni del Novecento, vi fece collocare tombe etrusche scoperte in quegli anni, dopo averle fatte smontare dalle loro sedi originarie. A queste si aggiunsero anche cippi e statue, in un impianto che, negli intenti del direttore, doveva legare concettualmente il giardino al piano terra del Palazzo, dove era collocata la sezione topografica del Museo.

Le cave di Fiesole, sfruttate fino agli inizi del Novecento, sono celebri per la pietra arenaria, la cosiddetta "pietra fiesolana", ampiamente impiegata da scultori fin dal secolo XV. Ricordata da Benvenuto Cellini e da Giorgio Vasari, la pietra fiesolana si prestava perfettamente per opere architettoniche e monumentali, ma anche per elementi, più o meno raffinati, di arredo civile, sacro e urbano, tanto da spingere il governo mediceo ad attuare una severa politica di controllo dello sfruttamento. Tra il XVII e il XVIII secolo, infatti, le cave del fiesolano furono "bandite" e riservate esclusivamente ai monumenti fiorentini. Tra le ultime opere realizzate con la pietra fiesolana, si ricordano le colonne dell'atrio, la scala e altri elementi architettonici della Biblioteca Nazionale Centrale di Firenze. Oggi nell'area è stato allestito un parco, i cui percorsi mostrano i tipi fondamentali delle antiche cave: la tagliata, a cielo aperto, e la latomia o cava ficcata, grotte artificiali con i propri piedi di sostegno.

Montececeri è anche un "luogo leonardiano". Sullo spiazzo alla sommità del monte, una stele riporta la profezia del volo da “Monte del Cigno” (Montececeri) annotata da Leonardo nella terza di coperta del Codice sul volo degli uccelli che si conserva nella Biblioteca Reale di Torino.

Leonardo menziona “Monte Ceceri” anche disegnando il profilo dei colli intorno a Firenze nel foglio 20v del Codice di Madrid II.

Nei pressi della curva Il Regresso, lungo la provinciale che collega Fiesole a Firenze, una targa sul muro di Villa La Torrossa ricorda che Leonardo da Vinci voleva tentare il volo umano proprio da Montececeri. La leggenda vuole che Zoroastro da Peretola (figlio illegittimo di un Rucellai, allievo di Leonardo a Milano e a Firenze, nel periodo della pittura murale raffigurante la “Battaglia di Anghiari”, morto poi a Roma e ricordato come personaggio esoterico) tentasse il volo da Montececeri, che si sarebbe concluso con una rovinosa caduta.

Maiano è legata anche alla figura di Temple Leader, l’inglese che ristrutturò nel XIX il castello di Vincigliata.

Nell'antichità Fiesole dovette la sua fortuna alla posizione strategica per il controllo delle vie di comunicazione tra l'Etruria centro-meridionale e l'area padana. La zona, già chiaramente urbanizzata in periodo arcaico, ha subito nel tempo numerosi cambiamenti tra cui, forse, il più importante nel IV secolo a.C., quando il centro si dotò di una poderosa cinta muraria lunga più di 2.500 metri.

All'inizio dell'età augustea (fine I secolo a.C.) si devono, invece, il rifacimento del tempio etrusco, la costruzione del teatro romano e le terme. Seppur parzialmente ricostruito, il teatro costituisce uno degli esempi meglio conservati in Toscana: di forma semicircolare, conserva parte della cavea e dei vomitoria, gli originali accessi di cui sopravvivono alcuni grossi lastroni di pietra. Alla sommità della cavea rimangono tracce della galleria coperta (crypta) da cui si accedeva alle gradinate mentre, purtroppo, nulla si è conservato dell'antica frontescena (scaena frons) a tre porte. Delle terme, invece, sono ancora riconoscibili le due piscine esterne e gli ambienti originariamente coperti: il calidarium, col suo sistema di suspensurae (pilastrini in cotto di forma circolare o quadrata che dovevano sorreggere il pavimento in modo tale che vi circolasse sotto l'aria calda), il tepidarium e il frigidarium.

All'interno dell'area archeologica si trova oggi il Museo Civico Archeologico che, oltre ad esporre i materiali provenienti dagli scavi e dalle collezioni antiquarie, organizza mostre temporanee e laboratori di Archeologia Sperimentale.

Nei mesi estivi, il teatro romano ritrova la sua antica destinazione in qualità di luogo di spettacolo ospitando eventi culturali e musicali promossi in occasione dell'Estate Fiesolana.

In località Quinto Alto si conservano ancora due tra i più insigni monumenti architettonici etruschi: le grandi tombe a tholos (falsa cupola) della Montagnola e della Mula. Devono la loro fama allo splendido stato di conservazione delle strutture, che testimoniano, per l'epoca orientalizzante (VII secolo a.C.), l'utilizzo di una tecnica architettonica simile a quella usata nelle monumentali tombe micenee, tra cui il cosiddetto Tesoro di Atreo.

Rispetto ad altre tombe a falsa cupola – ad esempio, quelle di Populonia –, si distinguono non solo per la pianta circolare delle camere principali, ma soprattutto per le loro eccezionali dimensioni: 5 metri di diametro per la Tomba della Montagnola, più di 8 per quella della Mula, dimensioni che comportano, tecnicamente, notevoli difficoltà costruttive e di stabilità.

La Tomba della Montagnola presenta un tumulo di circa 70 metri di diametro, originariamente delimitato da blocchi di alberese e impermeabilizzato con uno strato di argilla. Vi si accede attraverso un dromos (corridoio) scoperto che immette in un corridoio interno a pseudo-volta, ai cui lati si trovano due piccole celle rettangolari. Attraverso una stretta porta ad ogiva si entra nella camera principale, che è coperta da lastroni di pietra progressivamente aggettanti appoggiati ad uno zoccolo verticale alto circa 3 metri. La sommità è chiusa da una lastra quadrata sorretta da un pilastro che, comunque, non sembra avere una effettiva funzione statica.

Priva di sostegno centrale è, infatti, la grande tholos della Tomba della Mula, che fu incorporata nella cinquecentesca villa Garbi Pecchioli per essere utilizzata come cantina. Privata in quell'occasione di parte del dromos, differisce dalla Tomba della Montagnola per l'assenza dello zoccolo nella camera. Forse frutto delle stesse maestranze della precedente, rappresenta la più ampia cupola finora nota dell'architettura italica pre-romana.