Les collections d'archéologie et d'art antique sont remarquablement représentées dans ce musée installé dans l'ancien collège Saint-Raymond, reconstruit en 1523 puis restauré par Viollet-le-Duc et, aujourd'hui superbement rénové. À voir : nombreux objets provenant de l'antique Tolosa, mosaïques et statuaire de la villa de Chiragan de Martres-Tolosane, superbe collection de têtes d'empereurs, sarcophages paléochrétiens et vestiges découverts lors de la rénovation du musée.