La raccolta archeologica è costituita dalla collezione lasciata al Comune di Tolentino dal conte Aristide Gentiloni Silverj. Sin dalla donazione la raccolta trovò posto nel complesso della Basilica di San Nicola e per lungo tempo è stata sistemata nel refettorio del Convento agostiniano. Il Museo è oggi sistemato nell'ala nord del Castello della Rancia. Questo edificio deve il suo nome a un preesistente deposito di grano, denominato "grancia", realizzato dai monaci cistercensi dell'Abbazia di Chiaravalle di Fiastra alla fine del XII secolo. La raccolta museale è alquanto cospicua sia per numero che per qualità di reperti: quelli esposti ammontano a circa milleseicento pezzi pertinenti ad età diverse, dalla preistoria all'altomedioevo, quelli nei depositi a circa duemilacinquecento, anch'essi di epoche diverse. Della maggior parte degli oggetti si conoscono le provenienze: sono stati infatti in massima parte recuperati nelle necropoli picene di Tolentino scavate dal Gentiloni Silverj (Casone, Benaducci, Settedolori, Rotondo, Contrada Bura, S. Egidio); altri sono di rinvenimento sporadico sia nelle stesse necropoli dell'Età del Ferro sia lungo il torrente Casalone e nella tomba di Porta del Ponte; altri infine provengono dall'Etruria, dalla Valpadana e da altre zone del Piceno (fra le quali la necropoli picena di Offida). I materiali esposti si articolano in millecinquecentoquarantasei di età preromana, di cui sedici di fattura greca e ventitre di età romana e sono disposti in dodici bacheche alle pareti della stanza. La collezione lapidea comprende quaranta pezzi romani, quaranta tardoantichi e altomedievali ed altri, non quantificati, di età rinascimentale.
Il progetto “Il Museo di tutti e per tutti” ha permesso di realizzare una guida con disegni a rilievo e testi in braille dedicata alle antiche civiltà del territorio e il modello 3D in scala dell'antico Mausoleo di S. Catervo individuato all'interno della sacrestia della Chiesa di San Catervo al centro della città di Tolentino. Inoltre, è in attivazione il servizio di visita guidata con interprete LIS (a pagamento).