يعد متحف طلميثة بليبيا من أقدم المتاحف في ليبيا حيث يحتضن نقشا باللغة اللاتينية، يجسد مرسوم الإمبراطور دقلديانوس في تحديد أسعار السلع والبضائع للإمبراطورية يرجع إلى عام 301 ميلادي، وأرضيات الفسيفساء، والتوابيت الرومانية القديمة. كما يضم المتحف كتابات إسلامية، وتمثالا للملكة المصرية كليوباترا زوجة بطليموس الخامس وأم بطليموس السادس، وتمثال دينسيوس إله الخمر الذي عثر عليه في قصر الأعمدة بطلميثة، والذي يرجع إلى القرن الرابع قبل الميلاد، وقد فقد رأسه بعد الحرب العالمية الثانية. ويعاني مبنى المتحف من ضعف التهوية والغبار وتكدس القطع داخل المخازن مما يعرضها للتلف. لكن المشكلة الأبرز التي يخشاها القائمون عليه هي سرقة القطع النادرة بسبب قلة العمالة والحراسة وانعدام وجود إنذارات أثناء عملية السرقة، إلى جانب مشاكل الإضاءة والصيانة التي توقفت منذ عام 2004. ولم يكن المبنى وفق آراء الخبراء في الآثار متحفا بل مخازن لميناء طلميثة في ظل الاستعمار الإيطالي، وقد تم تحويله في بداية الستينيات من القرن الماضي إلى متحف. وأبدى الخبير البولندي مارك كاوتشكو دهشته من القطع الأثرية في المتحف، مشيراً إلى أنه قام بجهد للتعريف بالمتحف بين طلابه في ألمانيا وبلجيكا وروسيا والتشيك وسلوفاكيا. ومن جهته أوضح رئيس الحفريات البولندية بمنطقة طلميثة أن المتحف في حاجة إلى تكييف على مدار اليوم للمحافظة على الآثار بداخله. واقترح الدكتور إليازجازاوسكي إضافة مبنى جانبي للترميم مؤكداً أهمية موقع طلميثة كأثر يجسد رحلة الإنسانية عامة. وأشارت المتخصصة البولندية في منحوتات المرمار مونيكا ميشوسكا إلى أهمية القطع الأثرية في متحف طلميثة قائلة إنها ذات أهمية في تحديد المدينة الأثرية من العصر الهلينستي حتى عصرنا الحاضر. واقترحت تنظيم مهرجانات ومعارض في الدول الأوروبية للترويج لهذا المتحف للاستفادة منه في ازدياد إقبال الأفواج السياحية.