Το Αρχαιολογικό Μουσείο της Μήλου βρίσκεται στην Πλάκα και στεγάζεται από το 1984 στο νεοκλασικού ρυθμού κτήριο, γνωστό ως «τα Καταστήματα», που παραχωρείται από τον Δήμο Μήλου για τον σκοπό αυτό. Στους εκθεσιακούς χώρους –τρεις αίθουσες της μόνιμης έκθεσης, προστώο και ανοιχτή αυλή– παρουσιάζονται κατά χρονολογική σειρά αντιπροσωπευτικά ευρήματα από διάφορες θέσεις της Μήλου, τεκμήρια της ανθρώπινης παρουσίας και δραστηριότητας στο νησί κατά την αρχαιότητα. Στον προθάλαμο των αιθουσών διοργανώνονται τα τελευταία χρόνια περιοδικές εκθέσεις.
Στην αίθουσα των προϊστορικών χρόνων (αιθ. Ι) εκτίθενται ευρήματα από τον νεολιθικό οικισμό στην Πούντα Αγκάλη (4300/4200-3800/3700 π.Χ.), από νεκροταφεία της Πρωτοκυκλαδικής περιόδου (3300-2000 π.Χ.) σε διάφορες θέσεις της Μήλου και από την ιδιαίτερα σημαντική προϊστορική πόλη της Φυλακωπής, που κατοικήθηκε σε όλη τη διάρκεια της Εποχής του Χαλκού (3300-1100 π.Χ.).
Στις δύο αίθουσες των ιστορικών χρόνων εκτίθενται συλλογές αναγλύφων, επιτυμβίων στηλών, αγαλμάτων, μεταξύ των οποίων και το αντίγραφο της περίφημης Αφροδίτης της Μήλου (αιθ. ΙΙ), καθώς και ποικίλων ειδών κεραμικής (αιθ. ΙΙΙ). Αξιόλογη θέση μεταξύ των εκθεμάτων κατέχουν οι χαραγμένες σε επιτύμβιες στήλες και βάθρα αγαλμάτων επιγραφές, που δίνουν πολύτιμες πληροφορίες για το πολίτευμα της Μήλου, για επιφανείς πολίτες ή για απλούς κατοίκους, για ναούς και λατρείες, για κτήρια της πόλης, για γλύπτες αγαλμάτων που την κοσμούσαν και για αυτούς που τα ανέθεσαν. Τα παραπάνω εκθέματα αποτελούν ευρήματα από ανασκαφές, περισυλλογές και παραδόσεις, κυρίως από την αρχαία πόλη της Μήλου και τα νεκροταφεία της, μέσα από τα οποία σκιαγραφείται η ζωή στο νησί από τον 8ο αι. π.Χ. έως τον 5ο/6ο αι. μ.Χ. Την εικόνα συμπληρώνουν αγάλματα, αρχιτεκτονικά μέλη, σαρκοφάγοι, επιτύμβιες στήλες, επιγραφές και άλλα εκθέματα στο προστώο και την αυλή.
