Muzeum wstępnie mieściło się w części budynku dawnej szkoły podchorążych w Łazienkach, był to jednak obiekt prowizoryczny. Później Muzeum miało siedzibę przy ul. Idźkowskiego 4 i magazyny w piwnicach Galerii Luksemburga. Przed II wojną światową, w 1938 r., dyskutowano zwiększenie budżetu, powiększenie kadry pracowniczej, stworzenie powiązanego instytutu badawczego oraz budowę nowego gmachu dla PMA, w sierpniu 1939 r. zapadła decyzja o przeznaczeniu dla muzeum działki przy alei Polskiej Organizacji Wojskowej; inwestycji jednak nie rozpoczęto z powodu wybuchu wojny.
Według Karczewskiego „nie można zarzucić Muzeum niekompetencji czy niewystarczającego zaangażowania w swoje statutowe obowiązki, problem tkwił w niewystarczającej kadrze, problemach lokalowych oraz niewystarczających nakładach finansowych na działalność statutową ze strony budżetu państwa”.
Po II wojnie światowej Po 1945 do zbiorów muzeum dołączyły eksponaty Muzeum Archeologicznego Warszawskiego Towarzystwa Naukowego im. Erazma Majewskiego oraz pochodzące z wykopalisk w Biskupinie. W styczniu 1956 Muzeum w Biskupinie zostało oddziałem PMA.