Il nucleo principale del Museo Archeologico di Villa Mirabello corrisponde alla donazione da parte degli eredi (1924) della collezione del Marchese Andrea Ponti, mecenate che nel 1875-80 promosse le ricerche archeologiche all'Isolino Virginia. Conserva materiali preistorici che vanno dal Neolitico all’età del Bronzo. Oltre che dall’Isolino Virginia, i materiali provengono dall’abitato neo-eneolitico di Pizzo di Bodio - Bodio Lomnago.
I due siti di Biandronno e Bodio rientrano dal 2011 nella lista del Patrimonio UNESCO quali Siti palafitticoli preistorici dell’arco alpino. È ben rappresentata la Cultura di Golasecca, a cui appartiene l'eccezionale corredo della Tomba di Guerriero da Sesto Calende (inizi VI sec. a.C.), con resti del carro e finimenti per due cavalli. La Villa ospita anche una sezione risorgimentale multimediale, che racconta le vicende della battaglia di Varese del 1859.

Il Museo Archeologico di Villa Mirabello fa parte dei Musei Civici di Varese riconosciuti come Museo nel 2004.