Il museo archeologico fu trasferito nel 1955, a seguito di altri ritrovamenti archeologici, nei locali del vecchio refettorio dove si trova ancora oggi ma secondo un nuovo allestimento inaugurato il 10 luglio 2003. La natura dei reperti ha permesso di creare una sezione dedicata alla preistoria, alla protostoria e quindi all’epoca romana; infatti nell’area di Casamari sono stati rinvenute zanne di elephas antiquus, sepolture dell’età del rame, ritrovamenti archeologici riferibili alle popolazioni degli Ernici e dei Volsci.
L’antica Cereatae apparteneva all’ager di Arpinum fino a quando fu eretta città autonoma; secondo gi archeologi ciò deve essere avvenuto in età tardo repubblicana e la città visse fino a circa il V secolo d.C.
Nel museo si conservano basi di statue onorarie riferite a cittadini illustri quali il patrono Felice Vittorio, epigrafi con dediche all’imperatori Caracalla ed Adriano; essi provengono dall’area occupata oggi dall’abbazia e su cui in passato eraprobabilmente collocato il foro e qualche importante edificio pubblico.
Inoltre si può ammirare il materiale appartenente ad una stipe votiva rin venuta nella località Antera, a nord di Casamari, datata tra il III e I secolo a.C. e costituita da ex voto fittili comprendenti statue, teste arti superiori ed inferiori.
Frammenti di elementi di decorazione probabilmente appartenuti a templi e ville romane costruite in zona sono pure esposti nelle sale corredate da pannelli didattici che sono fondamentali per l’inquadramento cronologico dell’area e per la mole di informazioni che ci danno sulla religione, sulle tecniche costruttive, sulla vita e sui personaggi del tempo a cui i reperti si riferiscono.
Alla raccolta archeologica si aggiunge una bella collezione di tele e di dipinti di grandi pittori tra cui Annibale Carracci, il caravaggesco Giovanni Serodine e Francesco Solimena; un affresco medievale staccato è conservato pure nel museo e rappresenta la decapitazione del vescovo Thomas Beckett, avvenuto nel 1169 a Canterbury.