Situé sur l'emplacement même d'un site archéologique de l'époque romaine, le musée retrace, au travers de mosaïques, peintures murales et objets divers, l'héritage romain de la région.
La région de Vallon et de la Broye a été marquée lors de la période de l'Antiquité, du prestige d'Aventicum (actuel Avenches), capitale de l'Helvétie romaine (du Ier au IIIe siècle ap. J-C). A 6 km de l'ancienne cité, le musée se situe sur les lieux mêmes où se trouvait la villa gallo-romaine de Vallon. Il présente la vie quotidienne de la demeure durant les quatre premiers siècles de notre ère.
Les deux célèbres mosaïques "Bacchus et Ariane" et "Venatio", découvertes en 1985 et en 1989 sont les attractions les plus impressionnantes de l'exposition.