Στο Αρχαιολογικό Μουσείο της Κω βρίσκονται συγκεντρωμένα όλα τα ευρήματα που ήρθαν στο φως κατά τις ανασκαφές που διεξάγονται στο νησί από τις αρχές του αιώνα μέχρι σήμερα, κυρίως από τους αρχαιολογικούς χώρους της Αγοράς και το Δυτικό αρχαιολογικό χώρο, καθώς και από μεμονωμένα μνημεία, όπως το Βωμό του Διονύσου, το Ωδείο και τη Ρωμαϊκή Οικία (Casa Romana). Η έκθεση των γλυπτών που λειτουργεί σήμερα στο Μουσείο συγκεντρώνει έργα που χρονολογούνται από τα ελληνιστικά έως τα υστερορρωμαϊκά χρόνια και αποσκοπεί να παρουσιάσει στο ευρύτερο κοινό τα σημαντικότερα έργα της γλυπτικής που προέρχονται από την Κω.

Το κτιριακό διώροφο οικοδόμημα στην πλατεία Ελευθερίας στο οποίο στεγάζεται το σημερινό αρχαιολογικό Μουσείο της Κω, είναι διατηρητέο μνημείο της εποχής της Ιταλοκρατίας, κτισμένο το 1935. Στον ισόγειο χώρο, κυρίως στον προθάλαμο, στη δυτική, βορειοδυτική, βόρεια, ανατολική αίθουσα και στο αίθριο εκτίθενται τα σημαντικότερα έργα γλυπτικής, καθώς και ψηφιδωτά.

Στον προθάλαμο ξεχωρίζει το υπερφυσικό κεφάλι της Ηρας (αρ. 122, 2ος αι. π.Χ.) και το επιτύμβιο ανάγλυφο με παράσταση λέοντος (αρ. 126).

Στη δυτική αίθουσα εκτίθενται αγάλματα ελληνιστικής εποχής, τα περισσότερα από τα οποία βρέθηκαν φυλαγμένα στις στοές του Ωδείου: άγαλμα αθλητή (αρ. 5, 3ος αι. π.Χ.), γυναικείες μορφές που φέρουν τις περίφημες Κώες εσθήτες (αρ. 6, 8, 13, 20, 24), κεφάλι Αλεξάνδρου (αρ. 23), ανδρικός κορμός (αρ. 3), κ.α.

Στη βορειοδυτική αίθουσα εκτίθεται το επιβλητικό άγαλμα του λεγόμενου Ιπποκράτη (αρ. 32, 4ος αι. π.Χ.), ενώ στους τοίχους παρουσιάζεται ανάγλυφο με παράσταση συμποσίου (αρ. 29) εξαίρετης υστεροαρχαϊκής τέχνης, καθώς και επιτύμβια γλυπτά (αρ. 30, 34) της υστεροαρχαϊκής και κλασικής περιόδου. Στη βόρεια αίθουσα βρίσκονται αγάλματα Δήμητρας, Κόρης και Αθηνάς (αρ. 40-45, μέσα 4ου - μέσα 3ου αι. π.Χ.) που προέρχονται από αγροτικό ιερό στην περιοχή Πυλί. Στην ίδια αίθουσα εκτίθενται ελληνιστικά αγάλματα Αφροδίτης (αρ. 46, 49), Νυμφών (αρ. 55), Τύχης (αρ. 56, 1ος αι. π.Χ.) και σύμπλεγμα εφεδρισμού (αρ. 52, 2ος αι. π.Χ.).

Στην ανατολική αίθουσα εκτίθενται αγάλματα της ρωμαϊκής περιόδου, ανάμεσά τους ένας καθιστός Ερμής (αρ. 91) και Δήμητρα (αρ. 70). Στο αίθριο ρωμαϊκά αγάλματα Αρτέμιδος (αρ. 97), Ασκληπιού (αρ. 101), Υγείας (αρ. 28), καθώς και σύμπλεγμα Διονύσου και Σατύρου (αρ. 94) περιβάλλουν ψηφιδωτό δάπεδο που παριστάνει την άφιξη του Ασκληπιού στην Κω (3ος αι. μ. Χ.).

Ένα ακόμη ψηφιδωτό, ελληνιστικής εποχής, με παράσταση θαλάσσιου βυθού, κοσμεί το βόρειο τοίχο του περιστυλίου και προέρχεται από την αναστηλωμένη Ρωμαϊκή Οικία (Casa Romana).

Ο πρώτος όροφος του κτιρίου φιλοξενεί τη μεγάλη συλλογή αγγείων και άλλων μικροευρημάτων της Κω, αλλά η είσοδος των επισκεπτών σ' αυτόν δεν είναι ακόμα δυνατή.Το αρχαιολογικό Μουσείο της Κω ανήκει στην αρμοδιότητα της ΚΒ' Εφορείας Προϊστορικών και Κλασσικών Αρχαιοτήτων του Υπουργείου Πολιτισμού.