Цели 14 години Регионалният археологически музей на Пловдив беше затворил вратите си за посетители заради окаяното състояние на остарелия си дом на пл. "Съединение". През 90-те години на ХХ век сградата, която е паметник на културата, започна да се пропуква и остави без надеждна защита своите безценни и уникални за света находки.

След дълги и нерезултатни спорове къде да бъде преместен Археологическият музей през 2003-2004 г. община Пловдив проведе архитектурен конкурс за преустройство, реставрация и разширение на старинното здание, спечелен от арх. Георги Шопов.
През есента на 2005 г. избраният главен изпълнител – пловдивската фирма "Бибов и ко", стартира строително-възстановителните дейности на обекта. "С цената на огромни усилия музейните работници успяха да запазят уникалните експонати и да направят така, че сбирката на музея да възкръсне от пепелта и днес да можем всички отново да я видим и оценим с цялата й красота. Тук можем да усетим защо Пловдив е един от петте най-древни градове на земята и е античната столица на България. Най-изключителното в експозицията си остава Панагюрското златно съкровище, което се излага в родния си музей за първи път от 36 години", заяви по време на официалното откриване кметът Славчо Атанасов.

С реализацията на реставрационния проект за възстановяване на Регионалния археологически музей на Пловдив, в който са вложени 3 млн. лв., старата музейна сграда възвърна автентичния си вид, като се обогати с нови покрити и открити площи за експониране на ценните реликви от археологическото наследство на региона. Общата разгъната застроена площ на обновения музей възлиза на 2174 кв.м.

В първия етап от строителството, извършен в периода септември 2005 - януари 2008 г., бе изграден новия стъклен корпус, разсичащ перпендикулярно двете съседни здания на Археологическия и Историческия музей. На първото ниво са разположени приемно фоайе с информационен и охранителен блок, библиотека с читалня, мултимедийна лекционна зала, зала за временни изложби и експозиционни площи, оформени в остъклена лапидарна зала, отворена към пл. "Съединение" и на североизток към ул. "Петко Каравелов".
На второ и трето ниво са обособени административни помещения за музейните работници, археолози и консерватори и компютърно-информационен център. Подземието на новото тяло е оборудвано с фондохранилище с трезор за съхраняване на най-ценните експонати, лаборатория за реставрация и консервация на мозайки, каменни пластики, керамика и метал, както и с книгохранилище.

Цялостната реконструкция и укрепване на старата музейна сграда започна през септември 2009 и завърши през април 2010 г. Извършен е демонтаж на съществуващия каратаван, гредоред, прозорци и прорязване на отвори в зидария, монтирана е метална конструкция на мястото на изгнилата дървена такава. Направено е допълнително укрепване и на покрива. Подовите настилки са сменени изцяло с полирани гранитни плочи. Фасадите са обновени с нова полимерна мазилка и е реновиран каменният цокъл.
С новото вътрешно преустройство са обособени шест експозиционни зали, където са изложени над 3500 експоната, сред които Панагюрското златно съкровище, сребърните и златните находки на тракийските царе от с. Дуванлий. Изградено е и още едно ново фондохранилище, което е климатизирано специално за нуждите на музея, сподели директорът на музея Константин Кисьов.

Експозиционните зали са оборудвани с общо 80 съвременни специализирани музейни витрини, всяка от които е директно свързана със СОТ и видеосистема към полицията.
"Целият живот на Пловдивския край, на бляскавата столица на Тракия е пред нас. Хармонията между тематично разпределените в шестте зали колекции и експонирането им е достойно за най-висока оценка и възхищение", каза директорката на Националния археологически институт с музей проф. д-р Маргарита Ваклинова.
Откритите озеленени площи пред музейния комплекс на пл. "Съединение" са превърнати също в експозиция на открито на каменни археологически находки.