Национальный археологический музей находится в центре Софии напротив здания Президентства. Музей располагается в Буюк-мечети (Большой мечети) – самом старом сохранившемся здании в Софии эпохи османского ига, которое датируется концом XV века. Музей открыл двери для посетителей 18 мая 1905 года. Здание расширялось несколько раз, чтобы вместить больше находок и памятников культуры. Музей сильно пострадал в ходе бомбардировок Софии в 1944 году, но впоследствии был восстановлен.
Экспозиции музея размещаются на двух этажах. В центральном зале Археологического музея, которая включает оба этажа, представлены находки от позднебронзовой эпохи до позднего Средневековья. Большая часть экспонатов связана с расцветом Фракии - V - ІІІ вв. до н.э. и Одрисским царством. Представлены также находки из курганных некрополей фракийцев.
Наибольшее впечатление производит копия в реальном размере Мадарского всадника, которая установлена напротив главного входа. Мадарский всадник – уникальный скальный рельеф, сотворенный неизвестным мастером в период раннего Средневековья на высоте 23 м на отвесной скале. Оригинал находится в 16 км восточнее города Шумен и за свою уникальность включен в список всемирного культурного и природного наследия ЮНЕСКО.
На втором этаже музея, где располагается зал „Средневековье”, находится одна из богатейших коллекций болгарской средневековой живописи.
В зале „Трезор“ на втором этаже хранятся самые ценные экспонаты музея – Вылчитрынский клад, датированный XIV – XII вв. до н.э. и клад из Луковита, датируемый IV в. до н.э., здесь хранятся и находки из кургана Светица у города Казанлык со знаменитой погребальной маской, а также голова бронзовой статуи из кургана Голямата Косматка у города Шипка.