Le musée est implanté à l’entrée Est de Narbonne, à proximité du théâtre du Grand Narbonne, du Parc des sports et de l'amitié et en bordure du Canal de la Robine.
Le bâtiment s’étend sur 97m de long, 85 m de large et 8 m de haut, soit une surface de 8 000m2 dont 2 700m2 consacrés à l’exposition permanente et 500 m2 dédiés à l’exposition temporaire. Le mur lapidaire coupe l’espace dédié aux publics des espaces professionnels dont des espaces de réserves et d’étude des collections. Le musée est positionné au centre d’un espace de jardins d’environ 3 hectares, dont un jardin expérimental viticole.
