Les premières trouvailles archéologiques sont le fait d’érudits et d’« antiquaires », en quête de témoignages de leurs ancêtres sur le Mont-Auxois.
L’archéologie entre dans une nouvelle ère avec les savants de la Commission topographique des Gaules créée par Napoléon III pour rechercher des lieux de la guerre des Gaules. Ils organisent les fouilles dans la plaine des Laumes entre 1861 et 1865 et mettent au jour les structures du siège de 52 avant J.-C. et des armes (majoritairement conservées au Musée de Saint-Germain-en-Laye).
À partir de 1905, la Société des Sciences historiques et naturelles de Semur-en-Auxois met Alésia à son ordre du jour permanent. Elle inaugure en 1910 un musée dans le village d’Alise-Sainte-Reine. L’Université de Bourgogne prend le relais de la Société des Sciences pour la conservation et l’étude du mobilier à partir de 1958, avec la nomination de Joël Le Gall comme professeur et la création d’un Centre de recherches Alésia dans les locaux de l’Université.
En 2001, les collections et la gestion du site sont confiées au Département de la Côte-d’Or. Le mobilier est petit à petit restauré et reconditionné, en prévision de la création d’un nouveau musée archéologique, qui ne sera finalement pas construit. La collection s’enrichit dans le domaine ethnologique et beaux-arts, d’acquisitions centrées sur le mythe des origines gauloises, l’histoire d’Alésia et le culte local de sainte Reine.
Un bâtiment à l’architecture audacieuse signée Bernard Tschumi est inauguré en 2012 évoquer l’histoire de la bataille d’Alésia et le mythe du Gaulois. Depuis juillet 2021, c’est toute l’histoire de l’occupation humaine du site, des origines à nos jours, qui est à revivre dans un parcours de visite renouvelé, alliant objets originaux, fac-similés, films et jeux multimédia.
