През 1933 г. група местни жители създават археологическо дружество, имащо за цел да събира, опазва и популяризира богатото археологическо наследство на Хисаря и неговия район. За председател на дружеството е избран запасният генерал Тодор Марков – жител на Хисаря. В своята вила той създава лична музейна сбирка, която през 1953 г. прераства в държавен музей.
От 1960 г. музеят се помещава в сегашната си сграда на улица „Ал. Стамболийски“ № 8. Сградата музея е преустроена жилищна постройка от 40 –те години на ХХ в. за нуждите на музея. През 1979 г. в същия стил е построена нова сграда и музеят е разширен в южна посока. Сега той има П-образна форма с експозиционен двор и лапидариум. Музеят е с археологически профил. Експозицията му отразява хилядолетната материална и духовна култура в Хисаря и неговия район от новокаменната епоха (V хилядолетие пр. Хр.) до Възраждането. В археологическия отдел са представени интересни артефакти от различните исторически епохи, открити в града и близките местности. В музея са експонирани най-новите находки, открити през 2014 г. при археологическите разкопки на римските терми и тракийския селищен, търговски и култов комплекс от V – ІV в. пр. Хр. при с. Кръстевич. В етнографската изложба може да се разгледат оръдия на труда и предмети, свързани с бита и обичаите на населението в Хисаря и региона от епохата на Възраждането до края на XX в. Изложени са маски и костюми на кукери, характерни за един от кварталите на града, наречени от местното население „джумали“. В залите на музея често се представят гостуващи изложби и експозиции.
В Археологически музей Хисаря, посетителите могат да бъдат и откриватели с интересните приложения с добавена реалност, които са подходящи както за деца, така и за възрастни:
Audio museum guide – Аудиогайд с любопитна информация за избрани артефакти в Археологическия музей. Ползването на приложението е безплатно за посетителите на Археологическия музей.
Приключение в археологията VR – Забавна образователна игра с виртуална реалност. Тя дава възможност на посетителите да се запознаят с професията на археолога, реставратора и уредника в музея. Чрез специални очила участниците се въвеждат във виртуална среда и сами откриват, реставрират и експонират археологически артефакти. Играта е подходяща за възрастни и деца над 10 години. Времетраене около 30-40 минути. Играта се предлага в Археологическия музей и Туристическия информационен център.
Hisar Heritage – Безплатно мобилно приложение, което може да се ползва след закупуването на магнит с добавена реалност от някой от обектите – Археологически музей, Римски терми, Римска гробница, Туристически информационен център. Магнитите предлагат различни теми и любопитни факти от римския град Диоклецианополис. Анимираните сцени представят истинска битка, пазарен ден или празнично събитие, в зависимост от съответния магнит.
