Una dintre cele mai importante atractii ale orasului Nessebar o reprezinta Muzeul de Arheologie, ce pastreaza istoria milenara a orasului si o prezinta turistilor intr-o maniera moderna si destul de atractiva. Prima expozitie a muzeului a avut lor in anul 1956 si a fost gazduita de Biserica Baptista Sf. Ivan, pentru ca in anul 1994 muzeul sa dispuna de propria cladire, ridicata conform unui proiect special elaborat de arhitectul Hristo Koev.

Cladirea muzeului beneficiaza de un hol, unde turistii pot vedea certificatul care atesta includerea partii vechi a orasului Nessebar in lista Patrimoniului Mondial Cultural UNESCO de la 9 decembrie 1983, dar si de 4 sali de expozitie, care prezinta in ordine cronologica dezvoltarea orasului de-a lungul diferitelor perioade istorice.

Prima sala de expozitie, numita „ Mesembria si tracii”, afiseaza relicve din viata de zi cu zi a tracilor, cum sunt vasele de ceramica gravate cu ornamente din perioada secolelor IX-VI i.H., decretul in onoarea monarhului trac Sadales din secolul al III-lea i.H., o comoara constituita din monezi grecesti antice de argint –tetradrachmas, dar si o piatra funerara ce dateaza din secolul al II-lea i.H.

Cea de-a doua expoztie prezinta patru vase de bronz extrem de rare – hydriai, descoperite in necropola din Mesembria, cu scene din mitologia greaca, pictate sub manerul acestora, si care erau folosite ca si urne funerare. Tot aici se mai pot observa si o serie de statui inchinate divinitatilor: o bucata din statuia zeului Apollo, bustul lui Heracles si statuia lui Tyche, zeita norocului, care dateaza inca din secolul al IV-lea i.H. Alte obiecte destul de importante, dispuse in aceasta sala, se refera la podoabele de aur – cercei, coliere, inele, descoperite printre darurile funerare din morminte, pastrate inca din secolele III-II i.H, dar si la o serie de vase de ceramica aduse din import, subliniind astfel relatiile comerciale destul de bune ale Mesembriei secolelor VI-II i.H.

Sala numita „Mesembria pe teritoriul Romei, Bizantinului si al Bulgariei” beneficiaza de piedestalul de marmura pe care este amplasata statuia de bronz a Imparatului Claudius, o vasta colectie de amfore si vase de lut, dar si de piatra funerara a printesei bizantine Mataisa Kantakouzene Palaiologina, care a murit in anul 1441.

Cea mai impresionanta camera a muzeului este cea in care sunt expuse o serie de icoane pictate, printre care si icoanele Sfantului Nicolae si a Fecioarei Maria, realizate in secolul al XIII-lea.

Muzeul Arheologic al orasului Nessebar a fost inclus in lista celor mai importante 100 de atractii turistice ale Bulgariei si este deschis publicului de luni-vineri intre orele 09.00 – 19.00, iar in weekend de la 09.00 – 18.00. Taxa de intrare este de 4 leva pentru adulti si de 2 leva pentru copii si studenti. Vizitatorii pot gasi si un magazin de suveniruri amplasat in cadrul muzeului.