Museo on rakennettu vuosina 1889–1890. Se tehtiin Eleusiin pyhäkköalueen kaivauksissa löytynyttä esineistöä varten. Museorakennusta laajennettiin vuonna 1930. Museo kärsi vaurioita vuoden 1999 maanjäristyksessä ja kunnostettiin tuon jälkeen. Rakennus sijaitsee arkeologisen alueen lounaislaidalla ja käsittää kuusi näyttelysalia. Lisäksi esineitä on näytteillä myös museon pihalla.