Il nuovo edificio del Museo Archeologico è un padiglione all’avanguardia che si trova a breve distanza dall’altra ala. La sua esposizione permanente, chiamata “Lesbo – dal periodo ellenistico a quello romano”, raccoglie tutte le testimonianze di vita sull’isola dal II secolo a.C. al III secolo d.C., tra cui dei mosaici e pitture murali appartenenti ad antiche ville di nobili Romani, oggetti di uso quotidiano e sculture; il pubblico viene guidato durante la sua visita da testi esplicativi, mappe e modelli ricostruitivi, che permettono una migliore comprensione delle opere esposte. La collezione del museo vanta inoltre i ritrovamenti provenienti dalla collina di Agia Kyriaki, che sono testimonianza della prosperità della città di Mytilini durante tutto il II secolo a.C., stele funerarie, statue e ritratti di eminenti personaggi dell’epoca.