Museum ini terletak di ujung paling barat Pulau Bali, yaitu di Desa Gilimanuk, Jembrana, kira-kira 160 km. kea rah barat dari kota Denpasar, dapat dikunjungi dengan sangat mudah. Sebenarnya Museum Manusia Purba ini dibangun di atas Situs Arkeologi di Tepi Teluk Gilimanuk, yang luasnya kira-kira lebih dari 20 ha, berada pada ketinggian sekitar 5 m. di atas permukaan air laut dan sekarang telah menjadi ladang kering yang tidak produktif. Museum ini dibangun oleh Pemerintah Kabupaten Jembrana, bekerja sama dengan Pusat Penelitian dan Pengembangan Arkeologi Nasional, Jakarta dan Balai Arkeologi Denpasar, dibuka secara resmi pada tahun 1990.
Pembangunan museum ini bertujuan untuk menyediakan sarana pelestarian hasil-hasil penggalian arkeologi di Gilimanuk, yang dirintis oleh Prof. Dr. R. P. Soejono pada tahun 1963 dan diteruskan hingga beberapa tahun yang lalu. Berdasarkan hasil-hasil penggalian ini dapat diketahui, bahwa Gilimanuk adalah sebuah necropolis, yaitu perkampungan atau pemukiman nelayan sekaligus juga menjadi tempat pemakaman penduduk, yang berkembang pada masa perundagian, kira-kira 2000 tahun yang silam atau sekitar awal tarih masehi, jauh sebelum pengaruh dari India sampai di Bali. Ternyata situs ini memang sangat kaya akan warisan budaya seperti terbukti dari temuan yang melimpah, yaitu ratusan rangka manusia purba (anak-anak, laki-laki, dan perempuan) yang dikuburkan di situ bersama-sama dengan benda-benda bekal kubur, seperti periuk, barang-barang perunggu (tajak, gelang, cincing), gelang kayu, gelang kaca, dan lain-lainnya. Menarik perhatian, ialah ratusan periuk berhias (ada juga yang polos) ditemukan di sini bersama-sama dengan dua buah tempayan besar yang disusun tumpuk sebagai wadah kubur. Di samping itu ditemukan juga wadah kubur lainnya, ialah berupa sarkofagus, berdampingan dengan penguburan tanpa wadah.
Berdasarkan hasil penelitian paleoantropologi dapat diketahui, bahwa manusia Gilimanuk adalah ras Autralomelanesid dengan ciri-ciri mongoloid yang masih kuat. Kematian pada umumnya disebabkan oleh pengaruh lingkungan berbatu gamping yang mengakibatkan penyakit kelebihan zat kapur, penyakit rahang bawah dan penyakit kerapuhan tulang. Hal ini menunjukkan, bahwa kondisi kesehatan penduduk Gilimanuk kurang baik dengan frekuensi tingkat kematian rata-rata pada usia 21-30 tahun. Selain rangka manusia, disini dijumpai juga sisa-sisa fauna yang dahulu pernah hidup bersama masyarakat nelayan Gilimanuk, ialah tulang-tulang babi, anjing, ungags, kelelawar dan lain-lainnya.
Sebagian dari beberapa temuan tersebut di atas telah dipajang dalam Museum Manusia Purba Gilimanuk antara lain, ialah selain rangka manusia purba Gilimanuk, ada juga tempayan, periuk, barang-barang perunggu, sarkofagus, dan lain-lainnya. Untuk melengkapi gambaran mengenai kehidupan manusia purba Gilimanuk, di Museum ini juga dipajang sejumlah replica peralatan sehari-hari dari masa yang lebih tua di Bali, yaitu alat-alat batu dari masa berburu dan mengumpulkan makanan tingkat sederhana dan tingkat lanjut dan juga dari masa bercocok tanam. Dengan demikian, Museum Manusia Purba Gilimanuk ini dapat berfungsi dalam pelestarian budaya Bali, yaitu menjadi sarana pendidikan, menjadi pusat studi dan rekreasi dan juga menjadi daya tarik bagi para wisatawan dari dalam negeri dan dari mancanegara.
