Il Museo fu ideato nel 1946 dall'antropologo Gaetano Pieraccini (allora Sindaco di Firenze) e da Paolo Graziosi, antropologo e paleontologo. Al suo avvio i reperti furono accessibili soltanto agli studiosi e agli specialisti del settore, mentre dal 1975 le collezioni sono aperte al pubblico.

La Collezione italiana presenta reperti risalenti a diversi periodi (dal Paleolitico al Neolitico, all'etą del Bronzo) e provenienti da molti siti italiani, quali la zona del Valdarno, Bibbona (LI), Ventimiglia. I reperti sono di diverso tipo: manufatti litici, pietre incise, oggetti d'osso, ossa incise, ceramiche decorate, corredi funerari, prodotti metallici, oggetti di ornamento.

La Collezione extra-italiana mostra i reperti provenienti da Asia e America, ma soprattutto dall'Africa, risalenti al Paleolitico e al Neolitico: si tratta di manufatti litici, ceramiche, cuspidi di frecce, incisioni rupestri (originali e riproduzioni fotografiche) rappresentanti animali domestici e selvaggi, uomini e figure astratte. Molto interessanti i ritrovamenti avvenuti tra i resti delle palafitte sui laghi svizzeri e francesi, che comprendono reperti botanici, frammenti di tessuto di lino e strumenti.

Il Museo, che continua ancora oggi ad incrementare le proprie collezioni, svolge attivitą di studio e attivitą didattica.