Il museo si trova al centro della città toscana e ospita 30 imbarcazioni di epoca romana, di queste 13 sono integre. Le imbarcazioni risalgono a un periodo compreso tra il III secolo a.C. e il VII d.C., complete di carico (oggetti personali dei marinai, migliaia di frammenti ceramici, vetri, metalli, elementi in materiale organico).
Le sale che accolgono le navi sono state completamente ristrutturate dal ministero dei Beni Culturali.
Nel 1998, vennero alla luce i resti della prima nave, cosa che portò al blocco del cantiere per la costruzione della ferrovia nei pressi della stazione di San Rossore, a due passi dal complesso monumentale di piazza dei Miracoli e dalla Torre pendente.
Accantonata la ferrovia, nacque il grande cantiere archeologico per il recupero delle navi. Il laborioso lavoro di archeologi e restauratori di Cooperativa Archeologia, che si è occupata anche del montaggio dei relitti sotto la direzione dell'archeologo Andrea Camilli, ha ricomposto il mosaico di una lunga storia, fatta di commerci e marinai, navigazioni e rotte, vita quotidiana a bordo e naufragi. Il tutto disseminato all'interno degli Arsenali medicei di Pisa, costruiti nella seconda metà del '500 per volontà di Cosimo I.
I primi due ambienti ad essere aperti al pubblico (saranno 8 in tutto) sono la sala V e, con una sezione introduttiva a questa, la sala IV, con l'esposizione della prima imbarcazione rinvenuta, la nave A (lunga 18 metri e risalente al II secolo d.C).
Nella grande sala V saranno esposte tutte le navi restaurate: da guerra, da commercio, da mare aperto e da fiume. Il progetto di scavo e restauro delle antiche navi di Pisa è innovativo a livello internazionale, considerato che per la prima volta sono state restaurate delle navi per intero, senza che venissero smontate.
A breve, sarà svelato il resto, per un totale di 4.800 metri quadrati: l'ingresso sarà dal cortile, con il lungo corridoio che costituisce la spina dorsale del percorso, la narrazione di tutto quello che era Pisa prima delle navi, gli eventi alluvionali che portarono al loro progressivo affondamento, tutte le navi restaurate e tanto altro, fra cui il bagaglio del marinaio, una cassetta di legno con monete e medicamenti.
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