Το αρχαιολογικό μουσείο της πόλης παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον. Όχι μόνο για τις σημαντικές αρχαιότητες που φιλοξενεί αλλά και για την ιδιαίτερη αρχιτεκτονική του κτιρίου που στεγάζεται. Πρόκειται για ένα διώροφο κτίριο, με χαρακτηριστικό του τις τρεις αψιδωτές εισόδους.
Αποτελείται από τρεις αίθουσες, οι οποίες διατάσσονται γύρω από μια περίστυλη αυλή με προθάλαμο. Εκεί έχει τοποθετηθεί το ψηφιδωτό που απεικονίζει την άφιξη του Ασκληπιού στην Κω.
Στο μουσείο φιλοξενούνται αγάλματα της ελληνιστικής και ρωμαϊκής εποχής, επιτύμβια και αναθηματικά ανάγλυφα κ.α.
Από τα σημαντικότερα εκθέματα του μουσείου είναι τα ψηφιδωτά δάπεδα που προέρχονται από ρωμαϊκές κατοικίες, το ακέφαλο άγαλμα του Ασκληπιού, που χρονολογείται από τον 2ο αιώνα μ.Χ., καθώς και το άγαλμα ενός γενειοφόρου άντρα με ιμάτιο, το οποίο βρέθηκε στις στοές του Ωδείου και ονομάστηκε Ιπποκράτης.