Η έκθεση των αρχαιολογικών ευρημάτων του Μουσείου οργανώθηκε από τον τότε επιμελητή Αρχαιοτήτων Μεσσηνίας Γ. Παπαθανασόπουλο. Από το 1961 που άρχισε να λειτουργεί το Μουσείο πραγματοποιήθηκε μια μεγάλη σειρά επανεκθέσεων και αναδιατάξεων των εκθεσιακών και αποθηκευτικών χώρων του Μουσείου και των εκθεμάτων του. Το 1992 η έκθεση της συλλογής του René Puaux μεταφέρθηκε από το Αντωνοπούλειο Μουσείο Πύλου στο Νιόκαστρο. Την ίδια χρονιά πραγματοποιήθηκε η τελευταία αναδιάταξη των εκτεθειμένων αρχαίων ευρημάτων στις δύο αίθουσες του Αντωνοπούλειου Μουσείου με χρονολογική και τοπογραφική ταξινόμηση.
Μετεγκατάσταση - μεταφορά του Μουσείου
Ήδη από τις αρχές της δεκαετίας του 1970 τέθηκε το ζήτημα της επέκτασης και στη συνέχεια της μεταφοράς σε νέο κτίριο του Μουσείου Πύλου. Οι λόγοι που επέβαλαν την αλλαγή αυτή ήταν κυρίως, οι περιορισμένες διαστάσεις του Αντωνοπούλειου Μουσείου, το οποίο αδυνατούσε πλέον να φιλοξενήσει τον συνεχώς αυξανόμενο αριθμό των νέων ευρημάτων, που έρχονταν στο φως από τις νεότερες ανασκαφές, καθώς και τις παραδόσεις αρχαιοτήτων από τους πολίτες. Επίσης, το κτίριο παρουσίαζε βασικές ελλείψεις σε βοηθητικούς χώρους, όπως χώρους υγιεινής και φύλαξης, ενώ ο τρόπος παρουσίασης της αρχαιολογικής και ιστορικής πληροφορίας ήταν παρωχημένος. Τελικά το 2012, με σχετική υπουργική απόφαση, εγκρίθηκε η μεταφορά και λειτουργία του Αρχαιολογικού Μουσείου Πύλου στο κτήριο των στρατώνων του Μαιζώνος στο Νιόκαστρο της Πύλου. Το έργο ανακαίνισης για το νεότερο κτήριο με τίτλο «Επανέκθεση Αρχαιολογικού Μουσείου Πύλου, Δήμου Πύλου-Νέστορος Περιφέρειας Πελοποννήσου» εντάχθηκε στο Επιχειρησιακό Πρόγραμμα «Ανταγωνιστικότητα και Επιχειρηματικότητα» (ΕΠΑΝ ΙΙ) του ΕΣΠΑ (2007-2013) με προϋπολογισμό 1,099,750.00 € και ολοκληρώθηκε τον Δεκέμβριο του 2015. Με την ολοκλήρωση της μεταφοράς του Αρχαιολογικού Μουσείου Πύλου στο Νιόκαστρο, οι χώροι του παλαιότερου κτηρίου πρόκειται να μετατραπούν σε αποθήκες και εργαστήριο συντήρησης.