A sede atual do museu é o Castelo , situado no promontório que fecha a enseada de Baia. A fortaleza foi construída no final do século XV pelos aragoneses, sobre os restos de uma vila romana que se diz ter pertencido a César. A sua localização é espetacular: uma vista esplêndida estende-se até onde os olhos podem ver sobre o mar de Pozzuoli e o seu património arqueológico. O castelo, renovado pelo vice-rei Don Pedro de Toledo no século seguinte, manteve as funções militares mesmo sob a dinastia Bourbon. Seguiu-se um longo período de abandono que durou até 1984.

A reorganização das coleções – a disposição atual é de 2010 – envolveu um intenso projeto de recuperação de artefactos emprestados ou temporariamente colocados noutros institutos culturais, incluindo o próprio MANN, o Museu Arqueológico Nacional de Nápoles. Em 2017, a devolução pelo Museu Getty de Los Angeles de uma pequena estátua representando Zeus no trono, certamente proveniente das águas do mar de Flegra, despertou uma satisfação compreensível: exposta nos Estados Unidos durante vinte e cinco anos, agora domina a Sala Polveriera do museu de Baia.