Le siège actuel du musée est le château situé sur le promontoire qui ferme la crique de Baïes. Le fort a été construit à la fin du XVe siècle par les Aragonais, sur les restes d'une villa romaine qui aurait appartenu à César. Sa position est scénographique : une vue magnifique s'étend à perte de vue sur la mer de Pozzuoli et son patrimoine archéologique. Le château, rénové par le vice-roi Don Pedro de Tolède au siècle suivant, a conservé ses fonctions militaires même sous la dynastie des Bourbons. S'ensuivit alors une longue période d'abandon qui dura jusqu'en 1984.

La réorganisation des collections, dont l'agencement actuel date de 2010, a impliqué un intense projet de récupération de pièces prêtées ou placées temporairement dans d'autres institutions culturelles, dont le MANN lui-même, le Musée archéologique national de Naples. En 2017, la restitution par le Getty Museum de Los Angeles d'une petite statue représentant Zeus sur un trône, provenant certainement des eaux de la mer Phlégréenne, a suscité une satisfaction compréhensible : exposée aux États-Unis pendant vingt-cinq ans, elle trône maintenant dans la salle Polveriera du musée de Baïes.