Βρίσκεται στη συμβολή των οδών Αλ. Συμεωνίδη και Βύρωνος, απέναντι από το μικρό άλσος με το παλιό ηρώο. Παρουσιάζονται ευρήματα περιοχών της Θράκης από την προϊστορική έως την βυζαντινή εποχή.

Ο επισκέπτης έχει την ευκαιρία να θαυμάσει έργα τέχνης, όπλα, αντικείμενα απ' όλο το χώρο της Θράκης και από την προϊστορική περίοδο μέχρι τα βυζαντινά χρόνια. Ένας τεράστιος χάρτης, αναρτημένος μέσα στο μουσείο, απέναντι ακριβώς από την είσοδο, δίδει τις πρώτες πληροφορίες για τους αρχαιολογικούς χώρους της περιοχής. Επίσης, κείμενα, φωτογραφίες και σχέδια που συνοδεύουν τα εκθέματα, ενημερώνουν για τα αντικείμενα που εκτίθενται, τη χρονολόγηση, τη σημασία τους κτλ.


Σημαντικά ευρήματα, από την Παραδημή (πρόχους με αμφικωνικό σώμα, ψηλό λαιμό και μία λαβή), την Ξυλαγανή (επιτύμβια στήλη, με το νεκρό εικονιζόμενο όρθιο με κοντό χιτώνα και χλαμύδα να αποχαιρετά τον κόσμο των ζωντανών, 450-400 π.Χ.), την Στρύμη (ερυθρόμορφη πελίκη με παραστάσεις, στην μία όψη με απολλώνιο θέμα και στην άλλη με διονυσιακό, 440 π.Χ.), την Μέση (επιτύμβιο ανάγλυφο, ίσως από την Δίκαια, 4ος αι. π.Χ.), την Γαλήνη (αναθηματικό ανάγλυφο του Θράκα ιππέα -από το 1992 αποτελεί το έμβλημα την Κομοτηνής-, που εικονίζεται με δόρυ στο δεξί χέρι και αριστερά δένδρο με τυλιγμένο φίδι και κάτω βωμός, αγριόχοιρος και σκύλος, 1ος αι. π.Χ.), τα Άβδηρα (σαρκοφάγος με παραστάσεις, 500 π.Χ.) είναι μερικοί μόνο από τους θρακικούς θησαυρούς που φυλάσσονται στο μουσείο. Εντυπωσιακή είναι η ολόχρυση προτομή (24 καράτια, 950 γραμ.) μάλλον του αυτοκράτορα Σεπτίμου Σεβήρου (193-211 μ.Χ), που βρέθηκε στην Πλωτινούπολη και εκτίθεται σε περίοπτη θέση.

Στο προαύλιο του Μουσείου έχουν τοποθετηθεί επιτύμβια, κιονόκρανα, μαρμάρινη σαρκοφάγος και ταφικό μνημείο από την Στρύμη.